Lampe an Stromquelle anschließen?
Ich möchte eine Lampe mit 4 Volt und 0,3 Ampere in Reihe an eine 9 Volt Batterie anschließen.
Welchen Vorwiderstand brauche ich dafür?
Danke für alle hilfreiche Antworten. Ist mein allererstes Projekt, wäre deshalb nett wenn ich auch gleich die Formel bekäme. Kenne sie leider nicht.
Der Tiger ;)
6 Antworten
Wir haben es hier mit einer Reihenschaltung von Widerständen zu tun:
I I
.->---- .->----.
| | | |
| | | |
| .-. | .-.
| | |R ==== | | |
| | | | | |R1
| '-' | '-'
--- | ==== --- |
- | - |
| .-. | .-.
| ( X )Lampe | | |R2
| '-' | | |
| | | '-'
'-----' | |
'------'
Da wir wissen, dass die Lampe 4V haben soll und dann 0,3A fliessen werden, können wir leicht ausrechnen vie viel Volt der Widerstand (R₁) haben soll und wie viel Strom hindurchfließt.
Maschenregel nach Kirchhoff: "Die Summe aller Spannungen ist 0"
Wir denken und einen ↻ in die Mitte des Stromkreises. In der Batterie fließt der Strom ja von Plus nach Minus, die zeigt dadurch dem Pfeil entgegen. Daher haben wir hier -9V. Die Widerstände zeigen in Stromrichtung, werden also Positiv gewertet. Also:
-Ubat + UR₁ + UR₂ = 0
und wenn wir einsetzen was wir bereits kennen:
-9V + UR₁ + 4V = 0
jetzt lösen wir nach UR₁ auf:
UR₁ = 9V - 4V = 5V
Also muss der Vorwiderstand 5V über sich abfallen lassen.
Die Knotenregel von Kirchhoff besagt: "Die Summe aller Ströme ist 0". Ist ja logisch, Strom der in einen Knotenpunkt (Verzweigung im Schaltplan) hinein fliesst muss ja auch wieder hinaus fließen. Da wir hier keine Abzweigung haben und jeder Knoten nur zwei Leitungen haben kann, gilt hier der Sonderfall: "Der Strom ist überall gleich!". Da 0,3A durch die Birne fließen sollen, müssen die auch durch R₁!
Wir wissen also, dass an R₁ 5V anliegen und 0,3A fließen. Damit können wir nach dem Ohmschen Gesetz den Widerstand ausrechnen:
R₁ = U / I
R₁ = 5V / 0,3A = 16,6666666667Ω
In diesem Fall wird der Widerstand mehr Leistung vernichten als die Birne braucht. Mehr als die Hälfte der Energie geht verloren.
Hier kann man jetzt zwei Birnen in Reihe Schalten, also 2×4V = 8V nehmen und den Vorwiderstand ausrechnen. So käme man auf 3 Ohm, aber noch Sinnvoller wäre es, jede der beiden Birnen mit 0,5V "zu überlasten" und gar keinen Widerstand benutzen. So wird die volle Energie der Batterie benutzt allerdings die Birnen etwas überlastet was deren lebensdauer aber nur etwa halbiert, dafür bekommt man aber mehr als das doppelte an Licht bei einem nur leicht höheren Stromverbrauch.
hallo tiger,
ich finde es schon mal gut, dass du in SI einheiten geschrieben hast. also nicht 300 mA sondern 0,3 A
die grundlage ist die ohmsche formel in dem fall
also widerstand gleich spannung durch strom jetzt muss man natürlich noch wissen, was man da rechnet.
deine lampe hat 4 volt, deine batterie 9 volt. das bedeutet, du musst 5 volt verheizen. der strom ist ja gegeben.
also teilst du die 5 volt, die es zu verheizen gilt durch die 0,3 Ampere. teilen.
raus kommen 16 2/3 Ohm. 18 ohm wäre der nächst größere verfügbare widerstand.
achte bitte auch auf die leistung deines widerstandes. 5 volt mal 0,3 ampere sind 1,5 watt. so viel muss dein widerstand aushalten.
übrigens aus der praxis: so nen 9 volt block batterie hat nur rund 100 mAh d.h. bei 100 mA ist sie nach einer stunde leer. bei 300 mA dem entsprechend schon nach 20 minuten.
solltest du dran denken, mehr als eine birne anzuschließen, schalte am besten zweie in reihe, so wird nicht so viel energie verheizt. d.h. du ziehst 2 x 4 von 9 volt ab, musst also nur noch 1 volt verheizen. geteilt durch 0,3 ampere macht das 3 ohm. der nächste verfügbare widerstand wäre 3,3 ohm.
wenn dir das zu schnell ging, frag gerne mal nach
lg, anna
PS: wenn das auch einen praktischen aspekt hat, denk über eine andere batterie und oder eine andere birne nach. wie ich schon schrieb. nach 20 minuten schon leer.
4 volt 0,3 ampere sind 1,2 watt. nimmst du jetzt eine mit 8 volt und 0,15 ampere hast du die gleiche leistung, aber wesentlich weniger verlust am widerstand.
Nun, wenn an der Lampe nur 4V anliegen dürfen, dann müssen 5V am Vorwiderstand abfallen um wieder auf 9V zu kommen. Da in einer Reihenschaltung alle Verbraucher vom selben Strom durchflossen werden, muss der Vorwiderstand nur mit der Formel R=U/I berechnet werden.
Diese Überlegung sollte reichen. Jetzt bist du dran.
R=U/I
Es sollen ja 5V abfallen, also berechnet man einen Widerstand der 5V abfallen lässt, 5V/300mA = 16,6 Ohm.
Man nimmt jetzt den nächst passenden Widerstand.
Das was du vorhast ist unwirtschaftlich. Du verbrätst an dem Vorwiderstand mehr als 50% der Batterie und hast nichts davon. Lieber ein Glühlampe mit ca 9V 1,2W 0,13A. Da hast du die gleiche Lichtstärke bei weniger Stromverbrauch.