Schutzwiderstand?
Moin,
Haben wir in der Schule gemacht. Wir haben den Schutzwiderstand berechnet.
Aber ich weiß nicht wie. Wie kommt man auf die 2,5V und die 7V?
4 Antworten
Ihr habt in einem Fall eine Spannungsversorgung von 9V
Die LED hat ein Forwardspannung von 2V (die braucht sie zum Betrieb). Damit müssen über dem Vorwiderstand 9V-2V = 7V "abfallen". (Reihenschaltung LED und Widerstand)
Im anderen Fall hattet Ihr 4,5V Spannungsversorgung daher analog zu oben:
4,5V-2V= 2,5V die über dem Widerstand "abfallen" sollen.
Dann jeweils mit den entsprechenden Werten strikt nach Ohmschem Gesetz gerechnet (nach R umgestellt : R = U/I):
R1 = U1/I =2,5V/0,02A= 125 Ohm
R2 = U2/I = 7V/0,02A= 350 Ohm
Logisch denken! Im ersten Fall gibt es eine 4,5 V Batterie. Die LED verträgt aber nur 2V und 20 Milliampere. Also muss der Widerstand diesen Spannungsunterschied übernehmen.
4,5 V minus 2 V sind 2,5 V (die der Widerstand verbraten soll)
Bekanntlich ist R = U / I, also sind 2,5 geteilt durch 0,02 zu rechnen. Das ergibt einen Widerstand von 125 Ohm.
Im zweiten Fall sind es keine 4,5 V einer Batterie, sondern 9 V.
Nun könnten wir wieder so wie oben rechnen.
Wir rechnen wieder wie oben.
9 V (Batterie) minus 2 V (LED) ergeben 7 V für den Widerstand.
7 geteilt durch 0,02 ergibt 350.
Das eine ist die Batteriespannung, das andere ist die LED-Spannung.
Die LED verträgt nur diese Spannung bei ihrem Betriebsstrom (0,02 A)
Da es zwei unterschiedliche Spannungshöhen gibt, wird etwas gebraucht das den Unterschied anpasst. In dem Falle ein Widerstand.
Der Name Schutzwiderstand ist mir neu aber egal man kann den Widerstand nennen wie man will.
Im Prinzip handelt es sich hier um nichts weiter als einen Vorwiderstand einer LED. Eine LED darf nicht direkt an der Spannungsquelle betrieben werden weshalb ein Vorwiderstand nötig ist.
In deiner Aufgabe wurde das sehr vereinfacht. Denn die Spannung der an der LED abfallen soll und der Strom der durch sie fließt ist gegeben nun muss nur noch ein entsprechender Widerstand ausgerechnet werden, sodass der Rest der Spannung an dem Widerstand abfällt und die Stromstärke auf den Wert begrenzt wird.
Das Prinzip ist ähnlich wie bei einem Spannungsteiler. Du kannst dir genauso gut einen Ohmschen Widerstand an stelle einer LED Vorstellen, dessen Werte für die Spannung 2V sind und für die Stromstärke 0,02A welchen Widerstandswert muss dann der Vorwiderstand haben? Natürlich ist eine LED kein ohmscher Widerstand aber vielleicht kannst du dir mehr darunter vorstellen, wenn dich die LED noch etwas verwirren soll.
Falls dir das nicht klar ist woher plötzlich die 2V an der LED kommen, bzw den hypothetischen Widerstand ;) dann schau dir die Maschenregel von Kirchhoff nochmal an. Die Maschenregel besagt nämlich, dass in einer Reihenschaltung von Widerständen sich die Spannung auf die Widerstände Anti proportional aufteilt. Der größte Widerstand bekommt dabei die größte Teil Spannung. Darüberhinaus ergibt die Summe aller Teilspannungen also die Spannungen, die an den Widerständen aufgeteilt werden, die Gesamtspannung die an den Widerständen angelegt wurden.
Beispiel: Haben wir eine Spannungsquelle von z.b. 12V und 2 Widerstände die gleich hoch sind. Meinetwegen 5 Ohm und 5 Ohm, dann teilt sich die Spannung an den Widerständen auf. In dem Beispiel sind beide Widerstände gleich hoch, also teilt sich auch die Spannung gleich auf und jeder bekommt 6V. Das ist das einfache Prinzip eines billigen Spannungsteilers. Das Ziel eines Spannungsteilers ist es nämlich die Spannung zu verringern, weil diese sonst z.b. zu hoch währe, wie in dem Beispiel deiner LED. Deshalb braucht es einen Vorwiderstand der die Teilspannung bekommt, sodass nur noch 2V für die LED übrig bleibt und der Strom begrenzt wird.
Zusammengefasst: Wenn bei der LED bei einer Spannungsquelle von 9V eine Spannung von 2V abfällt, wird der Rest der Spannung nämlich 9V-2V=7V an dem Vorwiderstand abfallen müssen. Dabei fließt ein Strom von 0.02A. Nun brauchst du nur noch das Ohmschegesetz anzuwenden um den Vorwiderstand der LED zu errechnen, der der LED vorgeschaltet sein muss, denn wir wissen ja, dass in einer Reihenschaltung der Strom durch jeden Widerstand der in Reihe zueinander liegt gleich groß ist und damit auch bei der LED und dem Vorwiderstand gleich groß sein muss.
Also ich hab jetzt auch einige zeit gebraucht bis ich verstanden habe was du da notiert hast....
Das sind 2 Verschiedene aufgaben... Die LED braucht 2 Volt betriebsspannung.
Diese 2 V Betriebsspannung ziehst du von der Quellenspannung (Hier die 2 Batterien) ab. So kommst du auf 7 und 2.5 V