Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

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Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon dennisarduino am Montag 4. Februar 2019, 18:18

Hallo,

was ich nicht ganz verstehe. Ich habe z.B eine Spannungsquelle mit 5 V und möchte nun eine LED mit 2 V und 20mA anschließen. Ich berechne nun den Widerstand R... wieso wird aber die Stromstärke von der Spannungsquelle nicht benötigt? In meinen Fall weiß ich Zufällig das dort 80mA anliegt.. aber scheinbar ist das zur Berechnung des Widerstandes uninteressant was ich nicht verstehe :o
dennisarduino
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Montag 4. Februar 2019, 18:40

Google mal nach Reihenschaltung Widerstand ! zb https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 110191.htm
Deine Spannungsquelle hat als reale Spannungsquelle intern auch einen Widerstand in Reihe zu der eigentlichen Spannungsquelle diesen kannst du aber nicht direkt messen da er für dich unzugänglich ist! Denn du kommst da nur an die Klemmen der realen Spannungsquelle ran.
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst das von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon BernhardS am Montag 4. Februar 2019, 18:55

Das Mißverständnis besteht in den 80 mA die in der Spannungsquelle "anliegen".
Was bedeutet dies konkret? Ich vermute diese Worte sollen eigentlich sagen: "die Strombegrenzung des Netzgeräts ist auf 80 mA eingestellt" oder "dieses Netzgerät könnte 80 mA liefern".
Nun, das kann ja sein. Die LED und deren Vorwiederstand brauchen halt nur 20 mA.
Zuletzt geändert von BernhardS am Montag 4. Februar 2019, 18:57, insgesamt 1-mal geändert.
$2B OR NOT $2B = $FF
BernhardS
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon Kleinspannung am Montag 4. Februar 2019, 22:55

Denk mal anders herum...
Zur Bestimmung des Vorwiderstandes ist der Strom den deine Quelle maximal liefern kann völlig uninteressant.
(es muss natürlich mindestens so viel sein,wie die Last benötigt)
Den Rest für die Berechnung hast du ja.
5V liefert die Quelle,2V "braucht" die Led,also müssen 3V am Widerling abfallen.
Dazu noch deine 20mA Strom.
Der Rest ist ohmsches Gesetz und Grundschulmathematik. :-)
Aber verabschiede dich mal von dem Gedanken,das es bei einer Standart Led nun immer 20mA sein müssen.
Das ist meist der maximal zulässige Wert bei Dauerbetrieb.
Nehm 15mA,damit leuchtet sie unmerklich dunkler,hält dafür aber ewig.
Ausserdem dankt es dir der PortPin vom Arduino.
Wenn ich mich nicht irre,kann nämlich der Atmega 328 pro Pin nich wirklich viel mehr...
Kleinspannung
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon SAD am Dienstag 5. Februar 2019, 07:48

Moin!
Wie meine Vorposter schon gschrieben haben,
ist die Stromstärke des Netzgerätes nur dann
wichtig, wenn es z.B keine 20mA liefern kann.

Um Deine LED mit 2V an 5V zu betreiben,
bedarf es eines Vorwiderstandes,
an dem die restlichen 3V abfallen.

Ob das Netzgerät nun 80mA oder 1000A liefern kann ist dabei unwichtig,
denn die LED braucht ja nur 20mA

Rechnung: 3V / 20mA (0,02A) = 150 Ohm
Gruß SAD
SAD
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 5. Februar 2019, 15:47

In meinen Fall weiß ich Zufällig das dort 80mA anliegt.. aber scheinbar ist das zur Berechnung des Widerstandes uninteressant was ich nicht verstehe
Weil diese Angabe, aus dem Zusammenhang gerissen, tatsächlich sinnlos, unnötig evtl. sogar falsch ist.

Zuerst ein paar Grundlagen, die Lösung deines Problems erfolgt danach:
Ausnahmsweise kann man die Zusammenhänge nämlich auch gut mit dem von mir sonst bestgehassten Wassermodell darstellen, weil da wirklich physikalisch sinnvolle und sogar ineinander umrechenbare Parallelen existieren.

Stell dir vor deine Spannungsquelle (Batterie) sei ein in 5m Höhe aufgestellter großer Wasserbehälter mit einem Schlauch am Auslauf, der am Ende einen Absperrhahn trägt.

Die gespeicherte Wassermenge ist abzählbar, z.B. in Litern (L), oder der (extrem großen) Zahl der Wassermoleküle. *)
Elektrisch entspricht diese Menge der in der Batterie gespeicherten Ladung, die durch eine (auch sehr große) Zahl von Elektronen gegeben ist, aber gewöhnlich in der handlicheren Enheit Coulomb (C) angegeben wird. **)

Wenn die Ladungsmenge bzw. Wassermenge in Bewegung ist, nennt man das einen Strom.
Beim Amazonas wird man das in Kubikmetern pro Sekunde angeben, elektrisch gibt es dafür die Einheit mit dem schönen Namen Ampere (A), die genau einem Coulomb pro Sekunde entspricht.

Der Höhenunterschied (Potentialdifferenz) zwischen Wasseroberfläche und Schlauchende ist ein Maß dafür, wieviel mechanische Energie man gewinnen könnte, wenn man das Wasser z.B. ein Schaufelrad antreiben liesse.
Diesen Höhenunterschied wird man sinnvoller Weise in Metern angeben.
Solange das Wasser nicht fliesst, weil z.B. am Schlauchende ein geschlossener Hahn ist, oder weil das Schlauchende auf gleicher Höhe wie der Wasserspiegel ist (Potentialdifferenz=0), entspricht das auch einfach dem Druck am Schlauchende.
Wenn das Wasser frei aus dem Schlauch herauslaufen kann, ist der Druck dort Null.

Elektrisch nennt man diese Potentatialdifferenz die elektrische Spannung, die in Volt (V) gemessen wird.
Genau wie das Wasser das Bestreben hat im Schwerefeld der Erde "nach unten" zu laufen, haben die Elektronen im elektrischen Spannungsfeld das Bestreben vom Minuspol der Batterie zum Pluspol zu gelangen. Die zugehörige Kraft kann man sogar messen und technisch ausnutzen.
Bei niedrigen Spannungen ist diese Kraft aber zu klein, als dass ein Elektron sich aus dem Metall lösen und durch die Luft vom Minuspol zum Pluspol gelangen könnte, so dass man gewöhnlich mit einem Draht nachhelfen muß, damit sich die Elektronen in Bewegung setzen können, also ein Strom fliessen kann.


Nachdem nun die (hoffentlich verstandenen) Grundlagen für die elektrischen Maßeinheiten Strom in A gemessen und Spannung in V gemessen, gelegt sind, wird auch die Wirkung des Widerstands verständlich:
Wenn du das Wasser durch einen dünnen Schlauch oder den Strom durch einen dünnen Draht laufen lässt, so erfährt der Fluss der Wasserteilchen bzw. der Elektronen eine größeren Widerstand, als bei einem dicken Schlauch bzw. Draht.
Bei gleichem Potentialunterschied (Spannung bzw. Druck) bewirkt der Widerstand eine also eine Reduktion des Stromes.

Es liegt auf der Hand, dass man die Stromerniedrigung durch den Widerstand des dünnen Drahtes/Schlauches ausgleichen kann, indem man die Spannung bzw. den Druck erhöht.
Diesen Zusammenhang hat der Physiker Georg Simon Ohm untersucht und dabei die Proportionalität zwischen Strom (Formelzeichen: I, Einheit: Ampere, A) und Spannung (Formelzeichen: U, Einheit: Volt, V) gefunden.
Die Proportionalitätskonstante nennt man sinnvollerweise Widerstand (Formelzeichen: R, Einheit: Ohm, Ω)
Diese Proportionalität U = R * I (auch als R=U/I oder I=U/R geschrieben) ist unter dem Namen Ohmsches Gesetz bekannt:
Wenn bei einer Spannung von 1 Volt der Strom 1 Ampere fliesst, beträgt der Widerstand 1 Ohm.

So, nun zu deinem Problem:
Deine Spannungsquelle (Batterie oder Netzteil) liefert eine Spannung von 5V.
Gewöhnlich sind solche Spannungsquellen so aufgebaut, dass (in Grenzen) ihre Spannung vom Strom möglichst unabhängig ist, sie haben einen geringen "inneren Widerstand" ***).
Das bedeutet, dass die Spannungsquelle unbelastet z.B. 5V liefert und bei Belastung mit 1A z.B. 4,95V.
Die LED ist kein ohmscher Widerstand, für sie gilt also die Proportionalität zwischen Strom und Spannung nicht, sondern da steigt der Strom exponentiell mit der Spannung.
Das führt dazu, dass die so genannte Flußspannung der LED (2V) über den nutzbaren Strombereich relativ konstant ist, ändert sich zwischen 0,5mA und 50mA z.B. nur um 0,1V.
Die Flußspannung hangt i.W. von den verwendeten Materialien (Lichtfarbe!) und etwas von der Temperatur ab.

Der Widerstand muss also so gewählt werden, dass er bei der Potentialdifferenz (5V-0V) - (2V-0V) = 3V einen Strom von 0,02A zulässt:
R= 3V / 0,02 A = 150 Ω



*) Ein Liter Wasser entspricht etwa 33.000.000.000.000.000.000.000.000 Wassermolekülen
**) Ein Coulomb entspricht etwa 6.200.000.000.000.000.000 Elektronen
https://de.wikipedia.org/wiki/Coulomb
***) Man kann das Verhalten realer Spannungsquellen durch die Hintereinanderschaltung einer "idealen Spannungsquelle", deren Spannung unabhängig von der Belastug ist und einem "inneren Widerstand", der möglichst klein sein sollte, modellieren)
anders
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Re: Stromstärke und Ohm, warum reicht ein Wert I?

Neuer Beitragvon dennisarduino am Dienstag 5. Februar 2019, 17:36

Hallo Freunde,

vielen Dank für die ausführlichen (gerade die letzte Antwort) bzw vielen hilfreichen Antworten.
Eigentlich habe ich ein gutes physikalisches Verständnis und befasse mich gerne mit der Mechanik, Thermodynamik usw.. habe das Feld Elektrotechnik immer erfolgreich gemieden. Das letzte mal als ich eine Schaltung gebaut habe liegt 20 Jahre zurück (in der siebten Klasse) und seit dem habe ich es gemieden (nie so richtig verstanden, keine Erfolgserlebnisse, nachfragen war nicht "gefragt" usw..).

Ich werde mich nun vollen Mutes weiter in die Materie einarbeiten und hier bin ich gut aufgehoben wenn fragen auftreten :)

Vielen Dank und lg
dennisarduino
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