Frage von malabhau, 98

Wie den Strom richtig berechen?

Zum Problem: Ich habe mir einen einfachen Stromkreis auf mein Breadboard gesteckt und bekomme mathematisch nicht den gleichen Strom errechnet, als wenn ich ihn messe. Batterie : 8,69V Widerstand: 984 Ohm ( eigentlich 1K (+- 5% Toleranz)) LED: 2,50V, 20mA,105mW

Wenn ich den Strom messe ermittel ich 6,7mA. Ich messe in Reihe vor dem Widerstand. Wenn ich nun den Wert mathematisch errechnen will mit der Formel: U/R = I bekomm ich ein total anderen Wert heraus. Wieso ist das so ? Was mache ich falsch?

Antwort
von Spidy1996, 37

Auf deinen komentar.

Ja es sind immer nur ungefähr Werte, weil in der Physik bzw in der Elektrotechnik immer auf die erste oder zweite Nachkommastelle gerundet wird.

Und es ist häufig auch niChat der gemessene Wert, da du bei der Berechnung vom Idealfall ausgehst und dadurch der Kabel und verbindungswiderstand nicht berücksichtigt werden. Sobald du bei dem Berechnung nicht mehr als 10% vom gemessenen wert ( oder andersrum) abweichst ist alles in Ordnung.

Expertenantwort
von ronnyarmin, Community-Experte für Auto, 55

Welche Werte trägst du in die Formel ein? Solange du das nicht verrätst, kann man dir auch nicht sagen, was du falsch machst.

Wie verhält sich die Spannung der Stromquelle, wenn der Stromkreis geschlossen ist? Oder misst du dann 8,69V?

Kommentar von malabhau ,

U= 8,6 R= 984

Hatte vergessen 2,5V abzuziehen.
I = (8,69V – 2,5V) / 984Ω ≈ 6,3mA

Kommentar von malabhau ,

Ja ich messe 8,69V wenn der Stromkreis geschlossen ist.

Ist der errechnete Wert von der neuen Formel nur ein Schätzwert?

Kommentar von ronnyarmin ,

Ich kenne die Genauigkeit des Messgerätes nicht. Ausserdem hat das einen Widerstand, der den Strom verringert.

Wer misst, misst Mist :-)

Warum ziehst du die 2,5V von der Batteriespannung ab? Das leuchtet mir nicht ein.

Ich würde rechnen: Widerstand 984 Ohm plus Widerstand der LED = 125 Ohm = 1109 Ohm Gesamtwiderstand.

Bei 8,69V fliessen dann 8,07 mA.

Abweichungen zum gemessen Wert kommen durch:

- Innenwiderstand des Messgerätes ist nicht berücksichtigt

- Widerstände der Kabel sind nicht berücksichtigt.

- Bei der LED: fliessen bei 2,5V tatsächlich exakt 20mA?

- Toleranz des Messgerätes (Batteriespannung, Strom, Widerstand) verfälscht das Ergebnis.


Und vielleicht nimmt die Batteriespannung ab, während du misst?


Kommentar von Halswirbelstrom ,

Hi, ronnyarmin,

Die LED ist ein nichtlinearer Widerstand (gekrümmte U-I-Kennlinie). Der Arbeitspunkt ist P(Uf; If ) = P(2,5V; 20mA). Dieser AP wird mit dem Vorwiderstand R(v) eingestellt. Der Vorwiderstand und
die LED sind in Reihe geschaltet. Die Stromstärke wird in diesem unverzweigten Stromkreis mit dem Vorwiderstand auf  I = 20mA = konst. eingestellt. Dann beträgt die Spannung an der LED  U = 2,5V. Der Spannungsabfall am Vorwiderstand ist folglich 2,5 Volt kleiner als die Gesamtspannung  U = 8,69V und dieser berechnet sich zu  R(v) = U(v) / I = (U – Uf) / If = (8,69V – 2,5V) / 20mA ≈ 310Ω.

Damit in dieser Schaltung die Stromstärke  If = 20mA  beträgt ist der Vorwiderstand R(v) = 310Ω  zu wählen. Im vorliegenden Fall ist er jedoch größer (984Ω). Deshalb ist auch die Stromstärke (zu) gering. Aufgrund des (sehr kleinen) differenziellen Widerstandes r = du/di der LED ist die Flussspannung Uf nur sehr geringfügig kleiner als 2,5 Volt, angenommen 2,1 Volt. 

Dann ist die (gemessene) Stromstärke I = (8,69V – 2,1V) / 984Ω ≈ 6,7mA.

LG

Antwort
von diroda, 4

Wenn du dein Messgerät in Reihe schaltes muß du den Mess-Widerstand/Shunt des Meßgerätes und den Innenwiderstand der Spannungs/Stromquelle auch noch mit berechnen.

Den Vorwiderstand berechnen: 9V - 2,5V (Betriebsspannung der LED) = 6,5V (die müssen am Vorwiderstand abfallen). 6,5V/0,02A (Betriebsstrom der LED) = 325 Ohm muß der Vorwiderstand rechnerisch haben. Der nächste passende Widerstandswert ist 330Ohm.

Mit deinen Werten gerechnet 8,69V - 2,5V = 6,19V/984Ohm = 6,29mA. Die Abweichung zu den gemessenen 6,7mA kommt z.B. dadurch das die LED nicht in ihrem Nenn- Spannungs und Strombereich betrieben wird und duch Bauteildifferenzen und duch Meßfehler.

Antwort
von Halswirbelstrom, 63

I = (8,69V – 2,5V) / 984Ω ≈ 6,3mA

LG

Kommentar von malabhau ,

Danke habe die 2,5 Volt nicht abgezogen.

Ist der errechnete Strom dann nur eine ca. Angabe? Denn gemessen habe ich ja 6,7mA

Kommentar von Halswirbelstrom ,

Jeder Messwert ist mit zufälligen und systematischen Messfehlern behaftet. Der vollständige Messwert lautet dann  I = 6,3 mA ± ΔI.

LG

Kommentar von malabhau ,

Ach dann könnte das Messgerät eine zu hohe Toleranz haben?

Was bedeutet dieses Zeichen ΔI?

Vielen Dank für deine Erklärung.

Kommentar von Halswirbelstrom ,

ΔI ist die Differenz, um die der Messwert  I  vom wahren Wert abweicht.

Beispiel:  I = 6,3mA ± 0,5mA   bzw.   I = (6,3 ± 0,5)mA. 

Der wahre Wert von  I  liegt in diesem Beispiel folglich im Intervall  
5,8mA ≤ I ≤ 6,8mA.

LG

Kommentar von malabhau ,

Vielen vielen Dank :)

Antwort
von Rizi93, 60

Ich verstehe die Frage nicht ganz. Willst du den nötigen Vorwiederstand für die LED berechnen?

Kommentar von malabhau ,

Nein ich will einfach nur den Strom errechnen der in der Schaltung fließt.

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