Vierseitige Widerstandspyramide

Gast #1770909
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Hallo zusammen.

Eine vierseitige Pyramide, auf jeder Kante ein Widerstand (Widerstände 
alle gleich gross), Spannungsquelle von der Spitze zu einer Ecke / 
Spannungsquelle von Ecke zu Ecke. Weiss jemand die Lösungen für die 
beiden Fälle? Falls ja wie lautet die und wie geht man da am besten vor, 
sei es nun mit Würfeln oder auch Pyramiden? Wie erkennt man z.B. Punkte 
mit gleichem Potenzial?

Ich würde mich riesig über eine Antwort freuen.

Liebe Grüsse

Tatjana
Gast #1770923
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Hallo Tatjana,
Punkte gleichen Potetials erkennt man daran, daß sie bzgl. der 
Einspeisung symmetrisch liegen.
Dann verbindet man sie, da das ja keine Potetiale ändert und löst auf.
Wenn Du ein spezielles Problem hast, mach doch eine Skizze.

Grüße,
Hansi
Gast #1770963
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Wenn du an zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken einspeist, ist z.B. 
das Potential an der Spitze gleich dem Potential an den jeweils anderen 
Ecken unten. Das war die Sache mit der Symmetrie.
Alles Klar?
\0
Gast #1770979
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Wenn man bei diagonal gegenüberliegenden Ecken einspeist ist es mir 
klar, da sehe ich es...Schwierigkeiten habe ich sonst... ich weiss nicht 
wie man diese Punkte gleichen Potentials erkennt, gibt es da nicht einen 
Trick?
Moderator #1770988
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Tatjana schrieb:
> Schwierigkeiten habe ich sonst... ich weiss nicht wie man diese Punkte
> gleichen Potentials erkennt, gibt es da nicht einen Trick?

Versuch doch einfach mal, die Schaltung so auf ein Blatt Papier zu
malen, dass sie symmetrisch bzgl. der durch die Einspeisungspunkte
gebildeten Achse ist. Dann kannst du entweder symmetrisch liegende
Punkte miteinander verbinden oder die Schaltung entlang der Symmetrie-
achse in zwei gleiche Teile zersägen, die für sich gesehen einfach zu
berechnen sind.
Gast #1770992
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Yalu X. schrieb:
> Versuch doch einfach mal, die Schaltung so auf ein Blatt Papier zu
> malen, dass sie symmetrisch bzgl. der durch die Einspeisungspunkte
> gebildeten Achse ist. Dann kannst du entweder symmetrisch liegende
> Punkte miteinander verbinden oder die Schaltung entlang der Symmetrie-
> achse in zwei gleiche Teile zersägen, die für sich gesehen einfach zu
> berechnen sind.

Okey, versuche ich gleich mal...
Gast #1770998
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>Wenn man bei diagonal gegenüberliegenden Ecken einspeist ist es mir
>klar, da sehe ich es...Schwierigkeiten habe ich sonst... ich weiss nicht
>wie man diese Punkte gleichen Potentials erkennt, gibt es da nicht einen
>Trick?

Wenn du zwischen Spitze und einer Ecke mißt, dann sind die beiden 
anliegenden Ecken auf gleichem Potential. Das Ersatzschaltbild zerfällt 
in zwei identische Hälften.

Mal dir das Ersatzschaltbild doch einfach mal zweidimensional auf. Dann 
siehst du sofort die Symmetrie.

Kai Klaas
Gast #1771040
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Kai Klaas schrieb:
> Wenn du zwischen Spitze und einer Ecke mißt, dann sind die beiden
> anliegenden Ecken auf gleichem Potential. Das Ersatzschaltbild zerfällt
> in zwei identische Hälften.
>
> Mal dir das Ersatzschaltbild doch einfach mal zweidimensional auf. Dann
> siehst du sofort die Symmetrie.
>
> Kai Klaas

Hallo.

Ich habe es gleich mal umgezeichnet und gerechnet. Stimmt das, dass dann 
die Lösung 2R/3 ist?
Gast #1771148
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Ein Tipp zum Finden der Lösung:
Annahme: R soll zwischen S und A bestimmt werden.

Nimm dann den Widerstand zwischen S und C und mache zwei doppelt so 
große daraus und schalte sie parallel.
Dann kannst du aus Punkt C zwei Punkte C' und C" machen, indem du dort 
auftrennst - das wären dann zwei Punkte mit gleichem Potential.

Danach wird es ganz einfach ...
Gast #1771153
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Der Sinn der Aufgabe ist, das "Umzeichnen" zu üben - also den Überblick 
zu behalten.
Außerdem hilft die Tatsache, dass zwischen Punkten gleichen Potential 
kein Strom fließt, machts einfacher, geht aber auch ohne diese 
Erkenntnis zu lösen.

Lösungen zu nennen ist Quatsch solange die Umzeichnung des lieben 
Mädchens nicht eingestellt ist.

Gruß
Gast #1771429
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Tatjana schrieb:
> Roter und gelber Punkt haben bestimmt das gleiche Potential. Ich weiss
> nicht was ich damit anfangen soll =)

Wie wärs mit z.B. verbinden?
Denn es ist ja egal ob verbunden oder nicht, da bei selben Potential ja 
keine Ströme fließen :-)

Tatjana schrieb:
> Auch hier habe ich es versucht umzuzeichnen. Im Falle, dass die
> Spannungsquelle von Ecke zu Ecke verläuft. Ist das richtig?

Ich schaus mir erst an, wenn du das Bild kleiner postest. 1,6 MB sind n 
bissle übertrieben. :-/
Gast #1771538
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@ Hc Zimmerer

o.k. Hab' ich nicht gewusst. Das ist aber nur bei Pyramiden so, oder hat 
mein Würfel auch nur 5 Seiten??


@ Tatjana

Gleiches Potential gibt es nur bei Spannung an Spitze und Ecke beim 
rotem und gelben Punkt.

MfG,
 Sven
Gast #1771559
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Hier der Ansatz (siehe Bild), der zum Erfolg führt.

Die gestrichelte Line verbindet gleiches Potentiale. Man kann sehen, 
dass dann R1 & R4 und R2 & R3 parallel geschaltet werden können.

Dies ist der erste Schritt zur Vereinfachung der Schaltung.

Weitere Schritte sind leicht zur erkennen. Das Ergebnis: 7R/15.
Angehängte Dateien:
Gast #1771780
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Alexander Schmidt schrieb:
> Daher musst du dann eine Stern-Dreieck-Transformation machen.

Wenn ich mir das kurz aufzeichne, dann reicht es den Widerstand, der 
zwischen Gelb und Rot liegt in zwei gleich große Teilwiderstände zu 
zerlegen. Der Punkt dazwischen hat aus Symmetriegründen das selbe 
Potential wie die Spitze, also kann man das dann gleichschalten uns 
ausmultiplizieren.
Persönliche Seite #1771826
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U.R. Schmitt schrieb:
> Alexander Schmidt schrieb:
>> Daher musst du dann eine Stern-Dreieck-Transformation machen.
> Wenn ich mir das kurz aufzeichne, dann reicht es den Widerstand, der
> zwischen Gelb und Rot liegt in zwei gleich große Teilwiderstände zu
> zerlegen.

Ja das geht auch.
Allerdings kann man die Stern-Dreieck-Transformation noch öfters 
brauchen und es ist kein Schaden wenn man sie mal testen kann.

http://de.wikipedia.org/wiki/Stern-Dreieck-Transformation
Gast #1771989
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Tatjana, zeichne die Schaltpläne so um, daß die Widerstände alle von 
oben nach unten gehen, nicht von links nach rechts. Schau, daß sie 
wirklich untereinander stehen, ohne viele Bögen. Dann siehst du 
vielleicht besser, wo es lang geht.

Dann gibt es zwei Tricks: Beim Spitze-Ecke-Problem mußt du die zwei 
Punkte, die aus Symmetriegründen auf gleichem Potential liegen mit einem 
Kurzschluß verbinden. Beim Ecke-Ecke-Problem mußt du einen Widerstand in 
zwei Teile zerlegen.

Kai Klaas
Moderator #1772043
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Falls es jemanden interessiert: Ich habe hier eine etwas andere Aufgabe
gepostet, bei der es aber ebenfalls um Schaltungen aus gleichgroßen
Widerständen geht:

  Beitrag "Widerstandsknobelei"

@Tatjana und alle anderen Schüler, Auszubildenden und Studenten, die mit
diesen Widerstandswürfeln und -pyramiden geneckt werden:

Neckt doch einfach mal zurück und stellt euren Lehrern, Ausbildern und
Professoren die oben verlinkte Aufgabe ;-)
Gast #1772077
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Hier habe ich das Ganze Mal ausgerechnet für Spannungsquelle von Ecke zu 
Ecke..Ist das richtig, dass zwischen dem roten und grünen Punkt das 
gleiche Potential ist und man dort den Widerstand vernachlässsigen kann?
Stimmt das Resultat?...danke für eine Antwort...
Angehängte Dateien:
Gast #1772122
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Das Ergebnis für Versorgung Ecke/Ecke ist 2R/3.

Deine Bild & Rechnung ist für mich etwas unübersichtlich.

Als Grundlage kannst du 
Beitrag "Re: Vierseitige Widerstandspyramide" nehmen und die 
Versorgung von der Spitze auf die Ecke gegenüber der "Ecke" legen. Dann 
führst du die Berechnungen Schritt für Schritt durch, so dass zu 
erkennen ist welche Widerstände du zusammengefast hast.
Gast #1772171
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>Ist das richtig, dass zwischen dem roten und grünen Punkt das
>gleiche Potential ist und man dort den Widerstand vernachlässsigen kann?

Den Widerstand darfst du natürlich nicht vernachlässigen!

Warum zeichnest du denn den Plan nicht um, wie ich es dir schon geraten 
habe?

Kai Klaas
Angehängte Dateien:
Persönliche Seite #1772176
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Tatjana schrieb:
> Ist das richtig, dass zwischen dem roten und grünen Punkt das
> gleiche Potential ist und man dort den Widerstand vernachlässsigen kann?

Leider nein.
Wenn du dir die Schaltung ansiehst ist alles symmetrisch bis auf den 
Widerstand, der vom grünen Punkt auf Masse (nach unten) geht.

Daher musst du entweder eine Stern-Dreieck-Transformation (siehe 
Wikipedia) machen. Oder einen Widerstand auftrennen, aber vorher die 
Schaltung noch umzeichnen.
Gast #1772468
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Hallo,


dass Du zeichnest ohne gleich eine geschickte Anordnung zu finden, ist 
nicht schlimm - das kommt mit der Übung.

Es gibt immer verschiedene Ansätze, zB für das diagonal über Eck messen.

(Das ist der leichteste Fall.)

Eine Variante:

Zeichne ab, was Du beim Blick von oben auf die Pyramide siehst.
Ordne dann die Widerstände so um, dass sich 3x(1+1) Widerstände parallel 
befinden, die in der Mitte nochmal verbunden sind.

Jetzt kannst Du entweder zu 4 Dreiecken umzeichnen und nach und nach zu 
Stern transformieren.
Solltest Du ruhig mal machen, weil ja nicht immer die Widerstände als 
gleich vorgegeben sein müssen.

Oder Du erkennst in dieser speziellen Aufgabe, dass man die 
Querverbindungen weglassen oder kurzschließen kann (man darf beides bei 
gleichem Potential...). Die Aufgabe löst man danach fast ohne Rechnen.


Das Umzeichnen zu üben ist sehr wichtig, damit Du später komplexe 
Schaltungen in eine übersichtliche Form bringen kannst ohne Verbindungen 
zu vergessen. Ob Du die Spitze Eck Aufgabe auf Anhieb richtig berechnen 
kannst, ist dabei erstmal nicht sooo wichtig.

Ach ja: Man kann die Pyramide aus 100 Ohm Widerständen auch 
zusammenlöten und daran messen...
Gast #1772621
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> Ach ja: Man kann die Pyramide aus 100 Ohm Widerständen auch
> zusammenlöten und daran messen...

oder simulieren.
Aus der Artikelsammlung:
http://www.falstad.com/circuit/

1. leeres Blatt erzeugen: Circuits -> Blank Circuit
2. File -> Import
3. folgenden Block einfügen:


$ 1 5.0E-6 10.20027730826997 50 5.0 50
r 384 368 224 368 0 100.0
r 448 304 384 368 0 100.0
r 224 368 288 304 0 100.0
r 288 304 448 304 0 100.0
g 224 368 224 400 0
r 384 368 336 128 0 100.0
r 448 304 336 128 0 100.0
r 288 304 336 128 0 100.0
r 224 368 336 128 0 100.0
R 176 80 176 48 0 0 40.0 5.0 0.0 0.0 0.5
s 224 80 272 80 0 1 false
s 224 112 272 112 0 1 false
s 176 144 176 192 0 1 false
w 176 80 224 80 0
w 176 112 224 112 0
w 448 304 496 304 0
w 496 304 496 80 0
w 496 80 272 80 0
w 288 304 176 304 0
w 176 304 176 192 0
w 336 112 272 112 0
w 336 112 336 128 0
w 176 112 176 144 0
w 176 112 176 80 0


4. Importieren

Dann kann man den Strom sogar fließen sehen. Soll natürlich nur zur 
Kontrolle der Berechnung sein. Einfach mal schalten und an verschiedenen 
Punkten Strom und Spannung messen.
#1773838
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nachdem die meisten auf eine grafische/symmetriebasierte Lösung
hinaus gearbeitet haben, habe ich die Aufgabe formal zusammengefasst

(Vb-Va)/R + (Vd-Va)/R + (Vs-Va)/R + I = 0
(Va-Vb)/R + (Vc-Vb)/R + (Vs-Vb)/R -I = 0
(Vb-Vc)/R + (Vd-Vc)/R + (Vs-Vc)/R = 0
(Va-Vd)/R + (Vc-Vd)/R + (Vs-Vd)/R = 0
(Va-Vs)/R + (Vb-Vs)/R + (Vc-Vs)/R + (Vd-Vs)/R = 0
Rab = (Va-Vb)/I

Danach habe ich Maxima angeworfen
http://maxima.sourceforge.net/

Menü->Gleichungen->Löse Algebraisches System-> 6
Als Variablen Va,Vb,Vc,Vd,Vs,Rab eintragen, wobei nur Rab interessant 
ist.
Herauskopiret: Rab=(8*R)/15

vG und gute Nacht
Beitrag #5477722 wurde von einem Moderator gelöscht.

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