In Reihe

In Reihe bedeutet, dass elektrische Komponenten in einer einzelnen Kette verbunden sind, wobei der Strom der Reihe nach durch eine Komponente und dann zur nächsten fließt. Der positive Anschluss eines Geräts wird mit dem negativen Anschluss des nächsten verbunden. Der Strom hat nur einen Weg, daher fließt die gleiche Stromstärke durch jede Komponente in der Kette.

Die Spannung fällt über jede Komponente ab, wenn Strom hindurchfließt. Verbindest du drei 12V Batterien in Reihe, erhältst du 36V an den Anschlüssen, aber die Stromstärke wird vom schwächsten Glied begrenzt. Widerstände addieren sich: 10 Ohm plus 20 Ohm in Reihe ergeben insgesamt 30 Ohm. Das macht Reihenschaltungen nützlich zum Erhöhen der Spannung oder zur Begrenzung des Stromflusses durch empfindliche Geräte.

Reihenschaltung versus Parallelschaltung

Reihe und parallel sind gegensätzliche Topologien. Bei parallel teilen Komponenten die gleiche Spannung über sich, aber der Strom verzweigt sich auf mehrere Wege. Haushalts Steckdosen sind parallel geschaltet, so dass jedes Gerät unabhängig die gleiche Spannung erhält. Reihenschaltungen sind häufig in Batteriesträngen, Lichtketten und Stromkreisschutzschaltungen anzutreffen, wo man kumulative Spannung oder gesteuerte Stromeinschränkung benötigt.

Der kritische Nachteil der Reihenschaltung ist die Fehlerabhängigkeit: Wenn eine Komponente ausfällt oder sich trennt, öffnet sich der gesamte Stromkreis und nichts funktioniert mehr. Eine kaputte Glühbirne in alten Weihnachtslichterketten in Reihe würde die ganze Schnur lahmlegen. Moderne Dekorationslichter nutzen deshalb Parallelschaltungen. Industrielle Steuerungssysteme nutzen Reihenschaltungen oft absichtlich, wenn dieser Ausfallmodus akzeptabel oder gewünscht ist, etwa bei Sicherheitsverriegelungen, wo das Trennen des Stromkreises der sichere Zustand ist.

Reihenschaltungen erscheinen in Gleichrichter Stapeln, wo Dioden in Reihe gestapelt werden, um hohe Spannungen zu verarbeiten. Bei der Stromverteilung wird manchmal absichtlich Serienimpedanz hinzugefügt, um Kurzschlussstrom zu begrenzen. Der Begriff ist grundlegend: Man kann nicht genau über Schaltungsdesign, Fehlersuche oder Elektrosicherheit sprechen, ohne ihn zu verstehen.