Saublöde verständnisfrage

  • es geht hier um eine rein theorethische frage. logischerweise baue ich einen solchen murks nicht, es geht mir nur ums verständnis.


    angenommen, jemand hat zwei powerleds und einen 2,2 ohm widerstand und zwei 4.2 volt li-ionen-akkus.


    klar, er hat einen widerstand zuu wenig da.


    gut, also was macht er? da er immer nur eine de rleds betreiben will nutzt er wie unten gezeigt den widerstand für beide.


    erst schließt er nur links eine batterie an. die linke led leuchtet, es fließen 350 mA


    dann schließt er nur die rechte led an. es fließen auch 350 mA



    nun denkt er sich "sind doch zwei getrennte voneinandr unabhängige stromkreise, hach,dann schließe ich doch beide batterien an, weil der strom kann ja gar nicht von einem kreis ind en andren und umgekehrt,da die leds strom ja nur in eine richtung leiten.-...


    also von der logik müßte nun jede led 350 mA bekommen,der widerstand statt 1,5 watt aber nun 3 watt verlustleistung verbraten


    auf der andren seite, würde er beide leds an eine batterie schließen, also quai hinter dem widerstand paralel, würden eben mitnichten 700mA gesammt fließen, sondern weiterhin 350 mA gesammt, die sich aber rein zufällig auf die beiden leds verteilen müßten.


    von der logik her müßte in DER SUMME beider stromkreise ja nun 350 mA fließen, wie viel aber in welchem stromkreis fließt, wäre zufällig.


    aber was trifft davon nun zu? :-k :-%


    ich weiß es nicht, aber wenn man das mit wasserkreisen machen würde und ein dünnes rohr wäre der widerstand, dann würde, wenn zwei pumpen in das rohr pumpen dort der druck (spannung) steige und somit insgesammt ja mehr wasser (sprich mehr mA) fließen, aber nicht die vollen 350 pro kreis,da die verengung ja doch den durchfluß begrenzt würde,
    wenn sich strom auch so verhielte würden dann meinetwegen egsammt 450mA fließen, z.b. auf einem 250mA, auf dem andren 200mA, je nachdem,wie es sich verteilt(?)


    und wie würde sich das verhalten der schaltung ändern, wenn ich nun die rechte batterie und die rechte led andersrum polen würde? :o


    Marcus

  • also dein erstes beispiel ist schon mal richtig, sollte funktionieren wenn der widerstand 3 Watt aushält, da er aber nur 2,2 Ohm fest ist wird er sicherlich in die Knie gehen...
    Was du mit dem zweiten Fall meinst weiß ich noch nicht so ganz.
    Mal am besten noch einmal eine Skizze dazu.
    Nur eines kann ich dir sagen, man kann vielleicht nicht alles so einfach mit ner kleinen Rechnung berechnen, aber wie viel Strom wo fließt is definitiv kein Zufall, wenn man kongrete Sachverhalte und Werte vorgegeben hat!

  • Hab mir das noch einmal durch gelesen:
    Wenn ich dich richtig verstanden hast und du den zweiten Fall nicht mehr auf die erste Skizze beziehst also einfach Batterie -> Widerstand -> 2 parallele LEDs verhält sich das folgendermaßen:


    Die Dioden bilden Parallel einen geringeren Widerstand als wenn du nur eine hast. (Genau lässt sich dieser schlecht bestimmen wegen der nichtlinearen I(U) Kennlinieneiner Diode).
    Vorstellen kann man sich das aber ähnlich wie zwei parallele Widerstände, beide nebeneinander begrenzen den Strom nicht so stark wie einer alleine...
    Dadurch fällt über der Parallelschaltung mehr Spannung ab als über einer normalen, was natürlich nicht gut ist, denn diese Spannung liegt über allen beiden Dioden gleich an.
    Heißt:
    In jeder Diode für sich betrachtet liegt eine zu hohe Spannung an und es fließt deutlich mehr Strom durch als eigentlich sollte. Da der erhöhte Strom im Widerstand noch von beiden Dioden addiert wird, übersteigt die Leistung sogar noch den ersten Fall und die Frage ist nun ob zuerst eine der Dioden kaputt geht oder der Widerstand durchbrennt!

  • Hmm jetzt bin ich auch etwas verwirrt also noch mal von vorn:


    Fall 2:


    Durch den Widerstand fließt jetzt doppelt so viel Strom:
    d.h., wo vorher 0,77V Spannung anlag, steigt die Spannung wegen R=U/I auf 1,54V an:
    U=R*I = 2,2Ohm*0,7A=1,54V


    Damit sinkt die Spannung über den Parallelen Dioden. Bei weniger Spannung fließt auch weniger Strom durch die Dioden und somit pegelt sich das irgendwo in der Mitte ein.
    Wenn du also Glück hast, hält der widerstand, da wie du schon richtig gesagt hast etwas weniger als 700mA fließen und beide Dioden sollten noch leuchten wenn auch etwas dunkler.



    So und jetzt nochmal zum erstern Fall:
    Dort fließt zwar auch der doppelte Strom, allerdings überlagern sich dort auch die beiden Spannungsquellen, jede für sich bringt also ihr 0,77V sodass die Gesamtspannung erreicht wird, aber trotzdem jede Diode ihre Flusspannung beibehält.
    Die Leistung am Widerstand berechnet sich nun wie folgt: 1,54V*0,7A= 1,08W, sollte also kein Problem sein.


    Die beiden Werte von 1,5 und 3 Watt stimmen nicht da ja der Hauptteil Teil der Leistung in der Diode verbraucht wird und nur der Rest im Widerstand vernichtet wird um halt den Strom zu begrenzen!


    So schwierige Geburt, ich hoffe mal jetzt stimmts :oops:

  • Die Sache verhält sich schon noch ein wenig anders.


    Nehmen wir zunächst den 'eindimensionalen' Fall mit 4,2V - 1xWiderstand - 1xLED.


    Wenn die LED-Angaben mit 3,5V @ 350mA vorgegeben sind, wird am Widerstand 4,2V - 3,5V = 0,7V abfallen
    und er müsste R=U / I -> 0,7V / 0,35A somit 2 Ohm haben. Dessen Verlustleistung ist P = U * I -> 0,7V * 0,35A = 0,245W.


    Jetzt kommt die 'Schmetterlingsschaltung', also Fall 1


    Wegen der Symmetrie kann man die Schaltung in der Mitte nach 'rechts rüber klappen' man und erhält 2 * 4,2V parallel (bleibt also bei 4,2V) und 2 * LED parallel und einen Widerstand. Lassen wir den mal bei 2 Ohm.


    Nach Kirchhoff erhält jetzt jede LED nur noch den halben Strom bei verringerter Brennspannung. Anhand der LED-Kennlinie (Forward-Voltage zu Forward Current) plus Widerstandskennlinie ergibt sich eine Brennspannung von ca. 3,36V und 210 mA pro LED. Durch den Widerstand fließt der doppelte Wert somit 420 mA. Spannung am Widerstand: 0,42A * 2 Ohm = 0,84V. Kontrolle: U(Wid) + U(LED) = 0,84V + 3,36V = 4,2V. Passt. Verlustleistung am Widerstand: 0,84V * 0,42A = 0,35Watt.


    Wer jetzt noch folgen konnte, erhält nun die Erklärung, warum diese ganze Rechnerei in der Praxis für den Müll ist. Weil nämlich 4,2V nur die Ladeendspannung bei einer LiIon-Batterie ist. Die Leerlaufspannung ist hingegen 3,6-3,7V. Wird das Ding belastet, kann man anfangs mit etwa 3,5V rechnen.


    Also nochmal das ganze zurück mit 3,5Volt und der eindimensionale Fall (mit 2 Ohm):


    Die Brennspannung der LED geht auf etwa 3,2V zurück bei einem Strom von 150mA. Der Widerstand erhält 3,5V - 3,2V = 0,3V. Dessen Verlustleistung ergibt sich mit 0,3V * 0,15A = 0,045 Watt.


    Für den zweidimensionalen Fall bin ich jetzt zu müde.....

  • Ne so stimmt das aber auch nicht, Kirchhoff kannst du hier nicht anwenden, da ja der Strom nicht konstant ist sondern nur die Spannung die an beiden Batterien anliegt (wenn wir mal von den theoretischen 4,2V ausgehen^^)


    Also nochmal ganz Grundlegend für Fall 1:


    Wir haben einen Stromkreis mit 2 Spannungsquellen.
    Also müssen wir folgendes beachten:




    Da die Dioden jeweils den anderen Stromkreis sperrt, bleibt die Berechnung recht einfach:
    Wir haben zweimal einen "eindimensionalen Stromkreis" die sich beide nicht gegenseitig beieinflussen.


    Die erste Spannungsquelle ruft Spannung an der Diode 1 (3,5V) und an dem Widerstand (0,7V) hervor. es fleißen 0,35A durch Diode 1 und Widerstand.
    Spannungsquelle 2 stellt die Spannung an Diode 2 (3,5V) und ebenfalls am Widerstand (0,7V) bereit. Auch hier die gleichen Ströme!


    Heißt:
    Dioden: jeweils 3,5V, 350mA


    Widerstand:U= 0,7V+0,7V= 1,4V; I=350mA+350mA= 700mA -> P=1,4V*0,7A= 0,98W


    (Werte sind jetzt leicht anders als bei der vorigen Rechnung weil ich mich jetzt an BerndKs Werte gehalten habe)


    djtechno:
    mit 2.Fall meinte ich eig das hier:



    Zitat von "djtechno"

    auf der andren seite, würde er beide leds an eine batterie schließen, also quai hinter dem widerstand paralel, würden eben mitnichten 700mA gesammt fließen, sondern weiterhin 350 mA gesammt, die sich aber rein zufällig auf die beiden leds verteilen müßten.


    von der logik her müßte in DER SUMME beider stromkreise ja nun 350 mA fließen, wie viel aber in welchem stromkreis fließt, wäre zufällig.


    Da redest du nur von einer Spannungsquelle...




    (sry unten böser Tippfehler bei parallel :oops: )

  • Heissa, mal eine gepflegte Grundsatzdiskussion (Ich hoffe, es bleibt auch so)


    Zitat Eraser:


    Dioden: jeweils 3,5V, 350mA
    Widerstand:U= 0,7V+0,7V= 1,4V; I=350mA+350mA= 700mA -> P=1,4V*0,7A= 0,98W


    Dass an Deiner Rechnung was nicht stimmt, erkennt man schon bei der Addition der Spannungen
    (es sollte die Quellspannung herauskommen):


    U(LED) 3,5V + U(R) 1,4V = 4,9V (nanu)


    Du kannst nämlich die Brennspannung der LED NICHT als konstant annehmen; die wird sich bekannterweise dem Strom anpassen. Und der wiederum ergibt sich aus dem Widerstand in Reihe mit den beiden Parallel-LED's. Und bei diesen kommt wieder Kirchhoff ins Spiel, der besagt, dass bei einer Parallelschaltung eine Stromaufteilung durch die Zweige erfolgt. In unsrem Fall ist das jeweils der halbe Strom I für jede LED.


    Wie hoch ist denn nun der Strom?
    Das ist wegen der nichtlinearen Kennlinie der LED nicht so einfach per Formel zu bestimmen. Ich habe auch erst einige Proberechnungen gemacht, bis die Rechnung komplett stimmte:


    I(Ges) = 0,42A und I(LED) = 0,21A


    Kontrolle:
    U(Wid) = 2Ohm * 0,42A = 0,84V
    U(LED) = 3.36V (Aus Kennlinie abgelesen bei 0,21A)
    U(Ges) = 0,84V + 3.36V = 4,2V

  • Also nochmal zum


    Würde ja im Prinzip mit deinen Ergebnissen ungefähr übereinstimmen, also schätze ich mal das wir in diesem punkt ungefähr einige sind :)


    Naja und ansonsten hab ich nächstes Semester die Berechnung nichtlinearer Netzwerke, also spätestens in 1-2 Monaten kann ich dir nochmal erklären was du alles falsch gerechnet hast :-% :wink: