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Thema: Widerstände für Dummies

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Unglücklich Widerstände für Dummies

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    Hi
    Ich hab mir gedacht ich lerne mal die Grundlagen der Elektrotechnik und bin natürlich direkt am Anfang gegen eine Wand gestoßen.
    Wenn ich immer mal wider gefragt habe, die ich auf den richtigen Widerstand für eine LED komme, war die Antwort immer R=U/I.
    Offensichtlich hilft das kein Stück, ich weiß zwar was R,U und I ist, aber ich habe ja z.B. ein Netzteil, dass 5V 2A liefert und die LED, die 2V und 0,018A braucht. Habe also jeweils 2 Werte für U und I.

    Später finde ich dann folgende Formel:

    R=(UNetzteil - ULED)/ILED

    [Der Strom den das Netzteil liefert, so verstehe ich das, muss also nur im ausreichenden Maß vorhanden sein, dann kann ich ihn ignorieren.]

    In der Wikipedia steht unter "Ohmsches Gesetz":
    "Wird an ein Objekt eine elektrische Spannung angelegt, so verändert sich der hindurch fließende elektrische Strom proportional zur Spannung"
    Beschrieben wird das doch durch I=U/R.

    Wenn ich das jetzt aber zu R=U/I umstelle und ich wende es mal auf meine "LED-Formel" an, dann ist U nicht die Spannung, die ich tatsächlich anlege (wie im Zitat), sondern die Größe der Spannung, wie ich weg haben will (3V in meinem Beispiel).

    Und wenn ich die "LED-Formel" nehme und Werte für mein Netzteil und mein Widerstand da einsetze, dann kann ich die Formel nicht so lösen, dass ich ein Ergebniss für ULED und ILED bekomme. Ich kann also nicht vorhersagen, wie viel Volt und Ampere mir hinter dem Widerstand noch zur Verfügung stehen, wenn ich einen bestimmten Widerstand und ein Netzteil mit bestimmten Werten verwende. Das ergibt in der Praxis überhaubt keinen Sinn.

    Wie ihr sehen könnt bin ich Total verwirrd. Könntet ihr bitte versuchen da etwas Ordnung und Sinn für mich rein zu bringen, wie genau ein Widerstand funktioniert?

    PS: bitte nicht einfach einen Link zur Wikipedia senden, ich hab da alles gelesen, das hilft mir nicht weiter.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    ... gefragt ... richtigen Widerstand für eine LED ... PS: bitte nicht einfach einen Link zur Wikipedia senden...
    Na ja, Wikipedia ist ja auch kein Elektronik-Tutorial.

    Grundlagen zur LED hier (klick), da kannst Du auch sehen, WARUM überhaupt ein Widerstand nötig ist. Und ausrechnen kannst Du den hier den Vorwiderstand (klick wieder).

    Beides zusammen sollte Dir schon weiterhelfen können. Oder?

    Viel Erfolg
    Ciao sagt der JoeamBerg

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Im Endeffekt ist die LED so etwas ähnliches wie ein Widerstand. Das Ganze ist also eine Reihenschaltung von Widerständen.
    Über jedem der zwei Widerstände fällt eine Spannung ab - diese beiden Spannungen müssen zwangsläufig U gesammt ergeben.
    Gehen wir von einer roten LED mit einer Flußspannung von 2V aus (bei dieser Flußspannung nimmt sich die LED 20mA) und einer Gesammtspannung (Netzteil) von 5V.
    Das heißt: 5V - 2V = 3V
    über dem Vorwiderstand müssen also 3V bei 20mA abfallen!
    R = U / I
    R = 3V / 0,02A
    R = 150 Ohm

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Ich muss in einer Schaltung die Widerstände (also alle Bauteile die einen Widerstand haben) so wählen, dass am ende 0 rauskommt? Widerstand frisst 3V LED 2V, damit bleibt nicht von den 5V über?

    Was ist mit dem Strom? begrenzt der Widerstand den Strom auf 20mA, oder ist das der Strom, den die LED sich zieht?

    Gibt es eine Formel, mit der ich mir ausrechnen kann, wie hoch die Spannung ist und wie viel Strom fließt, wenn ich ein 500Ohm Widerstand an ein 5V Netzteil hänge?

    Tut mir leid, wenn die eine oder andere Frage Dumm klingt, dass passiert schnell, wenn einem das Verständniss noch fehlt

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    Testus2K:
    Ich muss in einer Schaltung die Widerstände (also alle Bauteile die einen Widerstand haben) so wählen, dass am ende 0 rauskommt? Widerstand frisst 3V LED 2V, damit bleibt nicht von den 5V über?
    Genau. Wobei man unter "Schaltung" nur EINEN Zweig versteht, der zwischen 5V und Masse (GND) liegt. In einer umfangreicheren Schaltung kann es natürlich noch andere Zweige geben.

    Was ist mit dem Strom? begrenzt der Widerstand den Strom auf 20mA, oder ist das der Strom, den die LED sich zieht?
    Strom fliesst durch eine Reihenschaltung aus Widerstand und LED. Das Schöne ist: Der Strom ist im Widerstand und in der LED gleich groß. Daher kann man an 5V (Uv) bei bekanntem Strom (Iled, z.B. 20 mA einer normalen LED) und bekannter Durchlaßspannung der LED (Uled, z.B. 2V, siehe Datenblatt der LED) den Widerstand berechnen:
    R = (Uv - Uled) / Iled

    Gibt es eine Formel, mit der ich mir ausrechnen kann, wie hoch die Spannung ist und wie viel Strom fließt, wenn ich ein 500Ohm Widerstand an ein 5V Netzteil hänge?
    Klar: Das Ohmsche Gesetz: I = U / R
    Also: I = 5 / 500 = 0,01 A = 10 mA, d.h. es fließt ein Strom von 10 Milli-Ampere durch den Widerstand und es liegt die Netzteilspannung von 5V an ihm an.
    Gruß
    Dirk

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Testus2K Beitrag anzeigen
    ... Widerstand frisst 3V LED 2V, damit bleibt nicht von den 5V über ...
    Genau. Nur heisst es im Fachjargon nicht, dass der Widerstand Spannung frisst, man sagt, dass am Widerstand 3V abfallen und an der LED 2V. Aber auch bei diesem Ausdruck bleibt am Ende nix mehr übrig *gg*.

    Zitat Zitat von Testus2K Beitrag anzeigen
    ... begrenzt der Widerstand den Strom auf 20mA, oder ist das der Strom, den die LED sich zieht ...
    Der Widerstand wird - üblicherweise, etwa in diesem betrachteten Fall, so bestimmt, dass man 20 mA als I und 3 V (siehe oben) als U ansetzt. Den Rest bringt der Satz: U = R * I - nach Umstellen, Einsetzen und Ausrechnen.

    Zitat Zitat von Testus2K Beitrag anzeigen
    ... Formel, ... ausrechnen kann, wie hoch die Spannung ist ... Widerstand an ein 5V Netzteil ...
    Jein. Wenn das ein Klitzeklitzekleines Netzteil ist, dann kann die Spannung schon einbrechen. WENN das Netzteil bei 5V mehr als 1/100 Ampère bringen kann, dann fängt die Theorie an zu greifen. Denn das ist ja genau das, wonach Du fragst:

    Zitat Zitat von Testus2K Beitrag anzeigen
    ... Formel ... wie viel Strom fließt ... 500Ohm Widerstand an ein 5V Netzteil ...
    U = I * R
    Hier wolln wir aber den Strom ausrechnen, also dividieren wir beide Seiten durch R (Schulwissen):

    U/R = I * R / R

    Nun kürzt sich R rechts raus =>

    U/R = I

    Und wir rechnen

    U (5V) / R (500Ω) = I [A]

    also
    5 / 500 [V/Ω] = 1/100 [A]
    1/100 A ist 10 mA.

    Ok?
    Ciao sagt der JoeamBerg

  7. #7
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo

    Dann mag ich's auch mal versuchen:

    I=U/R ist nur ein Teil der Wahrheit, U=R*I und R=U/I gehören auch dazu. Je nach Aufgabenstellung errechnet man so den Strom, die abfallende Spannung oder den gesuchten (Vor-)Widerstand. Das gilt aber erstmal nur für ohmsche Widerstände ohne Blindanteil.

    Bei einer LED muss man aber etwas um die Ecke denken: Bei einer kleinen angelegten Spannung sperrt sie erstmal, es fliest fast kein Strom (und zwar in beiden Richtungen). In Durchlassrichtung geschaltet und bei Erhöhung der angelegten Spannung wird die LED ziemlich plötzlich leitend. Typisch ist dann z.B. ein Strom von 18mA bei 2V an der LED. Eine kleine Erhöhung dieser Spannung hat eine große Stromänderung zur Folge die bis zur Zerstörung der LED führen kann. Deshalb muss man den Strom "begrenzen", aber eigentlich muss man verhindern, dass die Spannung an der LED auf über 2V steigt. Will man die LED an 5V betreiben, muss man irgendwo 3V "verheizen" die bei 18mA am Vorwiderstand abfallen sollen. 3V/0,018A ergibt ca. 167Ohm (bzw. 180 Ohm aus der E12er-Reihe: 3V/180Ohm=17mA).

    Dabei stabilisiert dich das dann auf einen "Arbeitspunkt", denn bei kleinerem Strom durch die LED sinkt auch deren Durchlassspannung und die Spannung am Vorwiderstand wird etwas größer. Dies bedingt dann aber wiederrum einen Anstieg des Strom, was auch einen Anstieg der Druchlassspannung verursacht...

    Gruß

    mic

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  8. #8
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Okay, hier ist jetzt mein Problem:

    Das Beispiel von oben--> 5V Netzteil, 2V 0,02A LED

    R=(5V-2V)/0,02A=150Ohm

    d.h. hinter dem Widerstand habe ich für die LED 3V und 0,02A

    Auf meine Frage wie man Strom UND Spannung hinter einem Widerstand berechnet habt ihr beide nur auf den Strom geantwortet und gesagt:
    U/R = I mit U gleich 5V des Netzteils.
    Wenn ich jetzt also den eben ausgerechneten Widerstand nehme und das so einsetze, wie ihr das gesagt habt, dann bekomme ich:
    I=5V/150Ohm=0,0333...A
    Also nicht die 0,02A, die ich eigentlich für meine LED eingesetzt hatte.

    Das ist es, was mich hier verwirrt

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    Testus2K:
    I=5V/150Ohm=0,0333...A
    Warum setzt du da jetzt 5V ein? Am Widerstand fallen doch nur 3V ab.
    Das hast du selbst oben (5V-2V) ausgerechnet.
    Gruß
    Dirk

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Naja, dass steht doch da. Meine Frage war, wie viel Strom und Spannung ich bekomme, wenn ich einen bestimmten Widerstand einsetze und die Antwort war:
    UNetzteil / R=I

    Und ich in meinem Beitrag rechne ich vor, dass das nicht sein kann

    Gibt es eine Formel, mit der ich mir ausrechnen kann, wie hoch die Spannung ist und wie viel Strom fließt, wenn ich ein 500Ohm Widerstand an ein 5V Netzteil hänge?
    Klar: Das Ohmsche Gesetz: I = U / R
    Also: I = 5 / 500 = 0,01 A = 10 mA, d.h. es fließt ein Strom von 10 Milli-Ampere durch den Widerstand und es liegt die Netzteilspannung von 5V an ihm an.

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