Grundsätzliches Verständnisproblem. Strom Spannung Widerstand

  • Hallo Zusammen,


    ich habe ein grundsätzliches Verständnisproblem!
    Ich versuche mir die letzte Zeit den "Strom" beizubringen.
    Allerdings scheitere ich schon bei den leichtesten Aufgaben.


    Ich lese auf folgender Seite, folgendes:


    http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201113.htm


    Messung 1:
    R in Ω 100 100 100
    U in V 5 10 15
    I in mA 50 100 150


    Messung 2:
    R in Ω 50 100 150
    U in V 5 5 5
    I in mA 100 50 30


    Bei Messung 1 habe ich immer den selben Widerstand, und erhöhe die Spannung.
    Bei Messung 2 habe ich immer die selbe Spannung, und erhöhe den Widerstand.


    Jetzt zu meiner Frage:
    Wenn ich eine LED zum leuchten bringen will, dann benötige ich den 3V3 GPIO Ausgang.
    Dann setzte ich einen Widerstand vor die LED um zum einen den Strom und zum anderen auch die Spannung zu begrenzen, oder?


    Jetzt wenn ich mir aber wieder die Tabelle ansehe, dann fällt mir auf, wenn ich einen größeren Widerstand nehme, dann verändert sich aber nicht an der Spannung??
    Wie kann das dann sein, dass eine 2,2V LED nicht kaputt geht?


    Ich benötige für die LED die 2,2V benötigt, und mit 3,3V angesproche wird einen Spannungsabfall von 1,1V. Wo passiert das?


    Sorry aber ich habe 0 Ahnung vom Strom!

  • U = R x I


    Bei der einfachen Widerstandsschaltung ist der Widerstand proportional zum Strom.


    Um nen Vorwiderstand für eine LED zu berechnen, solltest Du folgendes Wissen:


    • IF der LED, also den Strom mit dem sie betrieben werden soll.
    • Die Spannung der LED
    • Spannung der Spannungsquelle


    Wenn Du jetzt in Deinem Beispiel eine LED mit 2,2V/20mA an 3,3V betrieben willst, mußt Du ausrechnen, wieviel Spannung an dem Widerstand abfallen soll...


    In dem Fall also UR = UB - ULED, also 3,3V - 2,2 V, im Beispiel also 1,1V


    Da wir den Widerstand wissen wollen, stellen wir die obere Gleichung nach R um, U=R x I wird zu R= U/I


    Also ist R = 1,1V / 0,02A


    Es ist wichtig die gleichen Einheiten durch zu ziehen, also nicht Volt mit mA rechnen, immer in A umrechnen (oder die Volt in mV)


    Rechnerisch wären das dann also 55 Ohm... Falls es den Wert in der Widerstandsreihe nicht gibt, nimmst den nächst höheren, und fertig... :)


    So sollte es funktionieren.

  • Das ist das Prinzip der Reihenschaltung.
    Dein Widerstand ist mit der LED in Reihe geschaltet.
    an der Gesamtschaltung liegen 3,3V an.
    Der Strom durch die gesamte Schaltung ist in einer Reihenschaltung überall gleich.
    Die Spannung teilt sich auf ihre Komponenten auf.
    Wenn du 3,3 V hast und eine LED die nur 2,2V haben darf, musst du einen Widerstand einbauen der 1,1V abzwackt.
    Wenn die LED maximal 20mA (geraten) bei voller Helligkeit bekommen darf ergibt sich daraus dein Wiederstand über die Formel:
    R = U / I => R = 1,1 V / 0,02A => R = 55 Ohm
    1,1 V * 0,02A sind 0,022 Watt.


    Das heisst du brauchst einen Widerstand der 0,022 Watt oder mehr verträgt. Aus einer solchen Reihe suhcst du dir dann den nächsthöheren zu 55Ohm heraus. Oder 55 Ohm, falls es den gibt.
    z.B.
    http://www.reichelt.de/1-4W-5-…UPID=3063&artnr=1%2F4W+56


    Lies dir unbedingt mal die Regeln zu Reihen und Parallelschaltungen durch. Strom Spannung und Widerstände, verhalten sich da unterschiedlich.

  • Danke für die schnelle Hilfe.


    Aber wenn ich mir die Tabelle 2 nochmal ansehen, dann fällt mir auf, dass ich den Widerstand erhöhe, aber die Spannung gleich bleibt.


    Messung 2:
    R in Ω 50 100 150
    U in V 5 5 5
    I in mA 100 50 30


    Dann stimmt ja die Tabelle nicht oder? Wenn ich mit dem Widerstand, sowohl Strom als auch Spannung begrenze?

  • Nicht direkt, in Tablle 1 lässt Du den Widerstand gleich und erhöhst ja die Spannung in 5V Schritten, also drehst das Netzgerät hoch, das zeigt Dir, das der Strom der in der Schaltung fließt proportional zur Spannung ist...also doppelte Spannung, doppelter Strom...3 fache Spannung, 3 facher Strom...


    In Tabelle 2 bleibt die Spannung gleich bei 5V und der Widerstand wird verändert.


    Das soll die Beziehung zwischen Strom und Widerstand zeigen...auch der ist proportional...also halber Widerstand, doppelter Strom und so weiter...

  • Wenn du NUR den Widerstand in der Schaltung hast, ist das doch logisch. Dann fällt die gesamte Spannung am Widerstand ab, weil der Widerstand ja die gesamte Schaltung darstellt.
    Hast du ein Bauelement mehr in der Schaltung, dann teilt sich die Spannung auf diese zwei Bauelemte, je nach ihren elektrischen Eigenscahften, auf.

    Edited once, last by DerMega ().

  • Quote

    Wenn Du jetzt in Deinem Beispiel eine LED mit 2,2V/20mA an 3,3V betrieben willst...


    Das sollte man am Raspberry GPIO Pin nicht ohne Zusatztransistorschaltstufe wagen...
    Ansonsten richtig.


    Quote

    Wenn ich mit dem Widerstand, sowohl Strom als auch Spannung begrenze?


    Ein Widerstand ist kein "Begrenzer".
    Du setzt ihn, im Falle der LED Ansteuerung nur so ein.


    Tipp:
    U = R*I
    Glaube der Formel!!!!!


    Und wenn sie mit den Werten in der Tabelle konform geht, dann ist die Tabelle auch richtig.


    Ich vermute du hast ein grundsätzliches Problem mit deiner Sicht auf die Dinge.


    Hmmm....


    Betrachte es mal aus dem Blickwinkel des Gleichgewichts....
    Alles strebt zu einem Ausgleich.


    Die Spannungsquelle sei ein 3,3V Netzgerät, welche 20A liefern kann.
    Die LED eine, welche eine Betriebsspannung von 2,2V hat.
    Das Datenblatt der Diode sagt maximal 20mA, also 0,020A.


    Schließt du diese direkt an das Netzteil an, liefert das Netzteil alles was es kann zur Diode. Es werden bis zu 20A fließen. Das macht die Diode nicht lange mit. (Der Kuchen ist zu groß). Es tritt Rauch aus. Und bekanntlich muss der Rauch in den Bauteilen drin bleiben.


    Der Kuchen muss kleiner werden!
    Darum kommt der Vorwiderstand ins Spiel.


    LED und Widerstand bilden einen Spannungsteiler.


    Mein Tipp:
    Beschäftige dich mal mit Spannungsteilern. Widerstands Reihenschaltungen.
    Wenn du das verstanden hast, dann mit Dioden.
    Normale Widerstände sind linear.
    Halbleiter nicht.
    Im Fall der genannten LED wird sich die anliegende Spannung immer auf ca. 2.2V einstellen. Egal welcher Strom. Das geht vom leichten leuchten, bis zur Zerstörung.