Widerstände für Dummies

[dussel07]

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

[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?

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

[Dirk]

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.

[oberallgeier]

... 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*.

... 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.

... 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:

... 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?

[radbruch]

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

[Testus2K]

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

[Dirk]

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.

[Testus2K]

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:
U_Netzteil / 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.

[Kampi]

Hey,

generell musst du zwei Fälle von Widerstandschaltung beachten....die Reihenschaltung und die Parallelschaltung.
Bei einer Reihenschaltung ist der maximale STROM = Uges / Rges und bei einer Parallelschaltung musst du bei jedem Zweig einzeln den Strom ausrechnen und später zu einem Gesamtstrom zusammenfassen (aber das ist hier nicht wichtig).
Generell gilt das Ohm´sche Gesetz I = U/R IMMER (oft mit anderen Buchstaben).
Auf deinen Fall übertragen bedeutet es, dass du einen gesamt Strom von 20mA benötigst und eine maximale Spannung von 5V hast.
Das heißt wenn du die LED nun als Widerstand betrachtest, benötigst du einen Widerstand von R = 5V/0,02mA = 250 Ohm.
Da du aber einen Halbleiter statt einem Widerstand verbaut hast, musst du die Eigenheit der Halbleiter beachten und den Spannungsabfall von der Diode von der Gesamtspannung abziehen (das ist grundsätzlich bei Halbleitern in Reihenschaltungen so z.B. auch beim Transistor, normale Diode usw.)
Also hast du eine neue Spannung U1 = Uges - Uled. Nehmen wir für Uled (Forward Voltage) 1,2V an und dann hast du eine Spannung von U1 von 1,2V, mit welcher du weiter rechnen kannst.
Ergo rechnest du R = U1/Iges => R = 3,8V/0,02 = 190 Ohm....wenn du also 220 Ohm nimmst bist du sicher.
Alles klar soweit oder noch Fragen?
Hab leider letzte Woche meine Sachen aus der Ausbildung weggeworfen....sonst hätte ich dir was einscannen können

[i_make_it]

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