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Thema: Grundlagenfragen - Spannungsabfall

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Grundlagenfragen - Spannungsabfall

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    hi,
    ich bin dabei mir schaltungen aufzubauen und das verständnis für das was ich mache zu bekommen. leider fehlt mir noch ein wenig das grundwissen für die simpelsten sachen:
    ich habe folgende fragen

    was ist ein spannungsabfall:
    z.B.
    ich schliesse eine diode an den port eines mikrocontr. an und schalte sie an;
    ich muss jedoch einen widerstand davor schalten um gezielt einen spannungsabfall zu erreichen;
    wie läuft das da nun ab...baut sich in dem widerstand ein magnetfeld auf und wirkt dem Elektronenstrom entgegen sodass sie sich langsamer fortbewegen oder schwingen die atome einfach stärker hin und her sodass die elektronen in ihrem fluss gehindert sind und sich dadurch die stromstärke/spannung verringert...irgendwie blick ich da noch nicht so klar durch...hoffe mir kann da einer weiterhelfen

    mfg ditmar

    Edit von BASTIUniversal: Überschrift geändert!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Andree-HB
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  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    das beantwortet nicht meine frage, trotzdem danke

  4. #4
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    Hi,
    es wird einfach Leistung verheizt, d.h. in Wärme umgewandelt.
    MfG Jeffrey

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Stell dir die Stromleitung wie eine Wasserleitung vor, in der Leitung ist eine Engstelle. Wenn jetzt Wasser durch die Leitung fließt(Strom) und du den Druck(Spannung) vor und nach der Engstelle misst, dann hast du einen Druckunterschied, einen Druckabfall oder in deinem Fall einen Spannungsabfall.
    Der elektrische Widerstand (Gleichstromwiderstand) beruht auf der Leitfähigkeit verschiedener Materialien. Es gibt gute Leiter (z.B. Kupfer, Silber) und schlechte Leiter (Glas, Keramik).
    Je schlechter der Leiter wird um so langsamer könne sich die Elektronen darin fortbewegen, die finden einen Widerstand vor. Die Energie die sie brauchen um sich in einem Widerstand fortzubewegen wird in Wärme umgewandelt.
    Was du mit schwingen usw. gemeint hast das sind induktive (Spulen) und kapazitive (Kondensatoren) Widerstände. Diese Widerstände sind frequenzabhängig und etwas schwieriger zu erklären.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Was er mit schwingen geschrieben hat (die schwingenden Atome) trifft eher auf den sich mit der Temperatur änderenden Widerstand bei Kaltleitern zu. Im Elektronik Kompendium ist schon was in der Richtung zu finden unter spezifischer Widerstand.
    Das mit dem Magnetfeld trifft dann mehr auf Spulen/Induktivitäten zu, für den Fall, dass es sich um einen zeitlich veränderlichen Strom handelt.

    MfG
    Manu

  7. #7
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    Widerstand:

    - Man kann die sache abstrakt sehen: ein widerstand ist ein bauteil mit einer bestimmten kennlinie, d.h. es gibt einen zusammenhang zwischen dem strom durch das bauteil, der spannung am bauteil und den eigenschaften des bauteils. Hier also das ohmsche gesetz U=I*R. Damit hat man alles was man braucht um schaltungen berechnen zu können.

    - Man kann wissen wollen, warum das bauteil genau diese kennlinie/eigenschaften hat. dazu findet man je nach anwendungszweck/niveau verschiedene beschreibungen, die ähnlich wie die unterschiedlichen atommodelle mehr oder weniger gute näherungen an die wirklichkeit sind. für den anfang kann man sich elektrischen strom wie einen wasserstrom durch röhren vorstellen. eine el. spannung entspricht dann einem druckunterschied. allerdings können viele menschen mit hydrodynamik (wasserstrom, druck, etc) genauso wenig anfangen, wie mit el. strom will man's genau wissen, sollte man physik studieren und sich auf festkörperphysik spezialisieren

    Spannungsabfall:
    - nur eine umgangssprachliche variation des begriffs Spannung. damit wird angedeutet, das man diese spannung eigentlich nicht gebrauchen kann, d.h. die spannung ein eher unerwünschter aber nicht zu vermeidender nebeneffekt der schaltung ist. man sollte den begriff eigentlich ganz vermeiden und einfach von der spannung an dem bauteil oder von der spannung zwischen zwei punkten der schaltung sprechen.

    Diode am Port:
    - stell dir den port intern als einen schalter vor, der den portanschluß mit masse (U-, 0V, etc.) verbinden kann, der jedoch zerstört wird, wenn zu viel strom durchfließt.
    - die diode hat ne andere kennlinie als ein (ohmscher) widerstand: wenn strom durch die diode fließt, dann gibt es (innerhalb der erlaubten stromwerte) eine feste (durchlass-)spannung (z.b. 0.7V bei ner einfachen siliziumdiode, 1.3V bei ner LED je nach farbe/typ) zwischen den anschlüssen der diode.
    - wird die diode ohne widerstand an den port angeschlossen, dann ist die spannung an der diode gleich der betriebsspannung und damit viel höher als die oben erwähnte durchlassspannung. der strom durch die diode wird deshalb sehr groß und zerstört die diode durch überhitzen des halbleiterkristalls.
    - mit widerstand sieht es so aus: an der diode hat man eine spannung von z.b. 1.3V, am widerstand hat man den rest (stichwort spannungsteiler), so dass also "spannung am widerstand + spannung an der diode = betriebsspannung" . Bei 5V betriebsspannung bleiben also etwa 3.7V am widerstand (diese bezeichnet man dann als spannungsabfall am widerstand). da am widerstand U=R*I gilt, ist der strom durch den widerstand (und damit durch die diode) durch den wert des widerstands einstellbar. möchte man also hier z.b. 30mA durch die diode, dann muss R=3.7V/0.03A=123Ohm gewählt werden.

  8. #8
    Benutzer Stammmitglied
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    Falls es noch interessiert:

    Die physikalische Beschreibung benutzt die Vorstellung, dass sich die Valenzelektronen im Metall wie ein Gas (Elektronengas) verhalten. Im einfachsten Modell bildet das Metall ein positiv homogen geladenes Volumen, in denen sich die Elektronen frei bewegen können. In dieses Volumen sind die Atomrümpfe eingebettet, die aus dem Atomkern und den stärker gebundenen Elektronen auf den tieferen, vollbesetzten Schalen bestehen.

    Ohne äußere elektrische Spannung bewegen sich die Elektronen ungeordnet im Metall (siehe: brownsche Bewegung). Legt man nun eine Spannung an die zwei Seiten an, so werden die freien Elektronen durch das elektrischen Feld in Richtung der Feldlinien beschleunigt. Es fließt ein elektrischer Strom.

    Auf ihrem Weg durch das Metall kommt es zu elastischen Stößen der Elektronen mit anderen Elektronen, den Atomrümpfen und Phononen. Dabei geben die Elektronen Energie an ihre Stoßpartner ab, werden gestreut und wieder durch das elektrische Feld beschleunigt. Die Elektronen werden durch diese Wechselwirkung dauernd abgebremst und es stellt sich eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit ein

    Quelle : Wikipedia

  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    vielen dank an alle für die sehr guten antworten!!
    mir ist jetzt einiges klarer!

    gruß ditmar

  10. #10
    Benutzer Stammmitglied
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    Was mich nur stark wundert, ist, daß hier bisher der Begriff Potentialunterschied noch nicht gefallen ist. Der sogenannte "Spannungsabfall" bezieht sich nicht etwa auf

    eine umgangssprachliche variation des begriffs Spannung. damit wird angedeutet, das man diese spannung eigentlich nicht gebrauchen kann
    sondern darauf, daß die Spannung "abfällt", also sinkt, somit ist die Spannung "hinter" dem Widerstand (in Stromflußrichtung gesehen) kleiner als davor und es bildet sich ein Potentialunterschied. Das kann man gut an einem klassischen Spannungsteiler beobachten.

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