Widerstands-Tutorial

    Zitat von Marodeur

    Joa, klar, das meint ich ja.
    Durch weniger Spannung fließt wird weniger Strom gezogen.

    Leds haben bestimmte Kennlinien und deshalb nehmen die bei einer geringeren V zahl auch weniger A auf


    http://www.nullohm.de/berichte/gifs/led_kennlinie.jpg


    Wie man sieht sind die Kennlinien der LEDs ziemlich rasant auf mehr mA... also Widerstände immer groß genug wählen!



    Kannst du vllt noch dazu schreiben, dass auch stabilisierte Netzteile nicht genau 12V haben sondern auch manchmal 12,2V also entweder bei den Netzteilen davor messen oder die Widerstände einfach groß genug wählen.


    Felix


    Hallo Hunter,


    bin Dir wirklich dankbar für Deinen Beitrag, denn mir ging es vor ein paar Tagen sehr ähnlich. Hab dann Stunden lang meine Bücher gewälzt und Schaltkreise aufgebaut und durchgemessen, die nur aus 100 Ohm Wiederständen bestanden. Schließlich habe ich mich an die gute alte Schulzeit erinnert, wo der Physiklehrer uns den Strom anhand einer Wasserleitung erklärt hat. Ist glaube ich auch der beste Vergleich.


    Ich finde zwar noch immer, dass es schwer zu fassen ist, weil beim Strom mehrere, voneinander abhängige Verhältnisse am Werk sind. Ich möchte meine (Lösungs-)Gedanken hier aber mal schildern. Dabei beziehe ich mich dann auch auf Deine Fragen.


    Die Elektronen (e-) wollen von dort wo's eng ist = negative Ladung, dort hin wo Platz ist = positive Ladung. (Anmerkung: Die technische Stromrichtung besagt per Definition zwar, dass der Strom von + zu - fließt, dass geht allerdings noch auf Zeiten zurück, als man noch nicht wusste, dass Elektronen negativ geladen sind.)


    Was ich eigentlich sagen will: Wenn die Elektronen jetzt mal Wassermoleküle sind, wollen sie von Oben das Gefälle nach unten fließen. Dabei ist dann bekanntermaßen die Wassermenge, die pro Zeit (z.B. 1s) durch ein Roh fließt die Stromstärke (A/I) und der Wasserdruck ist die Spannung (V/U). Ein Widerstand wäre also z.B. eine Stelle, an der das Rohr enger wird und dann wieder den vorherigen Durchmesser annimmt. Hinter dieser Verengung/diesem Widerstand fließt dann also weniger Wasser und, vorausgesetzt, dass der Rohrdurchmesser wieder so breit wird wie vorher, nimmt auch der Wasserdruck ab. Mit anderen Worten, Strom (P bzw. W) ist ein Ganzes mit mehreren Merkmalen (U bzw. V und I bzw. A). Sobald sich die Spannung halbiert, fließt auch nur noch halb soviel Strom. Ich mag zwar mit dem Amperemeter noch immer die gleiche Stromstärke (A) messen, da sich ab die Spannung halbiert hat, ist P, also der Strom als Ganzes, jedoch nur noch halb so strak bzw. halb so viel.


    Jetzt schau ich mir mal an, was ein Widerstand genau macht.


    Ein Widerstand stellt sich dem bestreben der Elektronen, durch ihn hindurch zu wandern, in den Weg. Dabei wird dann die elektrische Energie in z.B. Wärmestrahlung umgewandelt. Was, wenn kein Widerstand in der Leitung sitzt?
    Schon mal eine Batterie kurz geschlossen? Nee, besser nicht, steht ja auch auf der Verpackung, dass man's nicht machen soll. Warum? Weil es da im Prinzip (bis auf den Innenwiderstand der Batterie sowie das kurze Stück Draht zu Verbindung der Pole) keinen Widerstand mehr gibt, der die eifrig voran stürmenden Elektronen zügelt. Da huscht dann also in kürzester Zeit die gesamte Ladungsenergie ungehindert durch die Leitung und die Batterie wird so heiß, dass sie sogar explodieren kann.
    Wenn ich also einen hungriges Gerät ans Netz anschließe, dann hat es einen geringen (Vor-) Widerstand, der viele Elektronen durchlässt. Somit kann das Gerät viel Energie umsetzten. Lässt es zu viele Elektronen durch, dann macht dass die Sicherung nicht mehr mit, die ebenfalls "nur" ein (Vor-) Widerstand für alle ans Netz angeschlossenen Geräte ist.


    Ein Widerstand ist also (wie schon gesagt) eine Art Rohverengung. Wie ich den Durchmesser dieser Verengung ermittle, also ob von der Spannung (V) oder von der Stromstärke (A) ausgehend, ist mir überlassen. Wichtig ist, dass das Resultat, also P (W) stimmt. U und I brauche ich aber zum rechnen, denn ohne die Aufteilung von P in U und I könnte ich schlicht das schöne Ohmsche Gesetzt nicht zur Anwendung bringen. Ich muss also eigentlich nur Wissen, wenn ich 100 Liter Wasser pro Stunde will, welchen Druck ich bei welchem Leitungsdurchmesser (R) brauche um auf 100 Liter zu kommen. R ist also Durchmesser der Leitungsverengung, U ist der Wasserdruck und I ist die Wassermenge.
    Bildlich gesprochen: Teile ich jetzt Druck (V) durch Durchmesser Rohverengung (Ohm), bekomme ich die Wassermenge (A) raus. Teile ich Druck durch Wassermenge, weiss ich welchen Durchmesser die Rohrverengung haben muss. Multipliziere ich Durchmesser mit Wassermenge, weiss ich wie groß der Druck wird. P wäre dann sozusagen die “Druckwassermenge”.


    Jetzt zu der folgenden Frage von Hunter:

    Zitat

    R=U/I --> wenn man Spannung erhöht, steigt der Widerstand, denn die Stromstärke bleibt gleich. Wenn man Stromstärke erhöht, und die Spannung gleich bleibt, wird der Widerstand kleiner


    Nehmen wir mal an, man will einen Widerstand haben, bei dem die Spannung (V) gleich bleibt, aber die Stromstärke (I) abnimmt. Beim Wasser würde ich einfach ein (durchgehend) schmaleres Roh anschließen, in dem der Druck erhalten bleibt, das aber nur weniger Wasser durchlässt. Beim Strom scheint dass so nicht möglich zu sein. Wenn ich P verringern will, bleibt mir nur die Möglichkeit, dies über eine Verringerung der Spannung (U) zu machen. Deshalb ist beim Ohmschen Gesetz U wohl auch immer der Zähler und I und R sind immer die Nenner/der Teiler.
    Nach P=I x U muss, wenn bei P=konstant I erhöht wird, V abnehmen, damit P konstant bleibt.
    Jetzt zur Frage: Wenn Du jetzt die Stromstärke I erhöhst und V dabei auf einen bestimmten Wert (z.B. 12V) fest legst, dann muss der Widerstand (der nur V blockieren kann) kleiner werden, weil nur mehr Strom durchkommt, wenn V schwächer blockiert wird.
    Kurz: Zum rechnen zerlege ich P zwar in U und V, in der Realität sind V und U aber eine Ganzes und daher nicht teilbar. (Selbst ein Multimeter ist kein Tacho für die Realität, denn es misst immer nur I oder U, aber nie beides gleichzeitig.)


    Mann! Ich hoffe das war jetzt alles richtig und nicht zu kompliziert. Mir raucht der Kopf!


    Noch mal eine Überlegung zum Schluss: Warum kann ich durch einen Widerstand den Strom nur über die Spannung und nicht über die Stromstärke begrenzen?
    Ich habe da eine Vermutung. Strom bewegt sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. So schnell kommen die Elektronen selbst aber nicht durch die Leitung. Was transportiert/weiter gegeben wird ist daher der Impuls eines Elektrons an ein benachbartes Elektron. So wie bei umfallenden Dominosteinen, die ihre Position fast nicht verändern, jedoch ihre Richtungsbewegung an den nächsten Dominostein weitergeben.
    Wenn der Strom also ein Impuls ist (ab hier spekuliere ich frei nach bestem Wissen und Gewissen) dann ist die Stromstärke vielleicht die Anzahl der Impulse, während die Spannung die Stärke/Kraft der Impulse ist. Die Impulse selbst kann ich nur sperren oder durchlassen (leitfähiges Material oder nicht leitfähiges Material), die Kraft der Impulse kann ich jedoch abschwächen, indem leitfähiges Material in nicht Leitfähiges eingearbeitet wird (Stichwort Dotierung).


    So, mehr weiss ich auch nicht. Alles hier geschriebene habe ich aus Büchern sowie eigenen Überlegungen und Messungen zusammen geschustert. Ob alles richtig ist weiss ich nicht. Daher Ende ich mit einem Auszug aus den letzten Worten von Buddha an seine Jünger: “Glaubt nur, was ihr selbst überprüft und für richtig befunden habt.”


    Damit will ich auch sagen: Lob noch mal an Hunter. Etwas zu verstehen bedeutet auch, nach den Hintergründen zu fragen.


    Und: Wenn ich was falsch oder nicht gut erklärt habe, dann schreibt es bitte.