Helligkeitsvergleich von (baugleichen) Lampen an derselben Spannungsquelle:
1. Wie hell leuchten zwei parallel geschaltete Lampen im Vergleich zu einer baugleichen einzelnen Lampe an der selben Spannungsquelle?
2. Wie hell leuchten zwei in Reihe geschaltete Lampen im Vergleich zu einer baugleichen einzelnen Lampe an der selben Spannungsquelle?
Der Helligkeitsvergleich von baugleichen Lampen hängt mit der Stromstärke zusammen, die durch die Lampe fließt: je höher die Stromstärke, desto heller leuchtet die Lampe.
Alle baugleichen hier betrachteten Lampen sollen den Widerstand 
R
0
 haben.
Die Spannungsquelle liefert die Spannung 
U
0
.
In einem einfachen Stromkreis mit nur einer einzigen Lampe fließt dann der Strom 
I
0
=
U
0
R
0
.
Nun müssen die Stromstärken durch die parallel oder in Reihe geschalteten Lampen mit der Stromstärke 
I
0
 verglichen werden. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten:
  • Erste Möglichkeit: über die Potenziale/Spannung
Bild 1: Parallelschaltung zweier Lampen.
graphik
Im Bild sind unterschiedlich hohe Potenziale mit verschiedenen Farben gezeichnet. Du siehst, dass parallele Lampen  an der vollen Potenzialdifferenz 
U
0
 der Spannungsquelle liegen.
Damit ergibt sich für die Stromstärke durch jede einzelne Lampe 
L
1
 und 
L
2
:
I
1
=
I
2
=
U
0
R
0
=
I
0
.
Der Strom durch jede der beiden Lampen ist genauso hoch wie der Strom durch eine einzeln angeschlossene Lampe.
Vergleich der Leuchtstärke:
Daher leuchtet die linke Lampe in der Parallelschaltung genauso hell wie die rechte Lampe und beide leuchten genauso hell, wie die einzelne Lampe im Stromkreis.
Bemerkung: Das heißt übrigens, dass die Gesamtstromstärke in der Parallelschaltung doppelt so hoch ist wie im Stromkreis mit nur einer Lampe, denn in beiden Teilästen fließt der Strom 
I
0
, d.h. fließt insgesamt im unverzweigten Teil des Stromkreis der Strom 
2
·
I
0
.
Bild 2: Reihenschaltung zweier Lampen.
graphik
Die unterschiedlichen Potenziale sind wieder farblich markiert: Da die Elektronen bereits an der ersten Lampe Energie abgeben, befinden sie sich anschließend auf niedrigerem Potenzial.
Die gesamte Potenzialdifferenz 
U
0
 der Spannungsquelle teilt sich auf: Bei baugleichen Lampen halbiert sich die Spannung an jeder Lampe, d.h. 
U
1
=
U
2
=
1
2
 
U
0
.
Damit folgt für die Stromstärke durch beide Lampen (die ja in der Reihenschaltung an jeder Stelle des Stromkreises gleich groß ist:
I
1
=
I
2
=
U
1
R
0
=
1
2
 
U
0
R
0
=
1
2
 
U
0
R
0
=
1
2
 
I
0
Die Stromstärke durch die in Reihe geschalteten Lampen ist nur halb so hoch wie die Stromstärke im Stromkreis mit nur einer Lampe.
Vergleich der Leuchtstärke:
Jede der beiden Lampen der Reihenschaltung leuchtet gleich hell, jedoch leuchten die beiden Lampen nicht so hell wie eine einzelne Lampe.
  • Zweite Möglichkeit: über den Gesamtwiderstand
Die Gesamtstromstärke im Stromkreis mit mehreren Geräten kann auch über den Gesamtwiderstand/Ersatzwiderstand des Stromkreises berechnet werden.
In einer Reihenschaltung gilt: 
R
ges
=
R
1
+
R
2
=
2R
0
Damit ist die (Gesamt-)Stromstärke in der Reihenschaltung:
I
=
U
0
R
ges
=
U
0
2R
0
=
1
2
 
U
0
R
0
=
1
2
 
I
0
 halb so groß wie die Stromstärke im Kreis mit nur einer Lampe.
Wie oben kommen wir zum Ergebnis, dass die in Reihe geschalteten Lampen nicht so hell leuchten.
In der Parallelschaltung gilt: 
1
R
ges
=
1
R
1
+
1
R
2
In unserem Fall wird dies zu: 
1
R
ges
=
1
R
0
+
1
R
0
=
2
R
0
Bildung des Kehrbruchs liefert: 
R
ges
=
R
0
2
=
1
2
 
R
0
Damit ist die (Gesamt-)Stromstärke in der Parallelschaltung:
I
=
U
0
R
ges
=
U
0
1
2
 
R
0
=
2
·
U
0
R
0
=
2
 
I
0
 doppelt so groß wie die Stromstärke im Kreis mit nur einer Lampe. Diese Stromstärke teilt sich am Verzweigungspunkt auf, so dass die Stromstärke in beiden Teilästen jeweils die Hälfte von 
2
 
I
0
, also 
I
0
 beträgt und damit genauso hoch ist wie im Stromkreis mit nur einer Lampe. Die parallel geschalteten Lampen leuchten daher genauso hell wie eine einzelne Lampe im Stromkreis.