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Vorwiderstand berechnen

Was Du in diesem Artikel lernen kannst:

  • Was ein Vorwiderstand ist
  • Was eine Spannung ist
  • ohmsches Gesetz
  • Spannungsteiler-Regel
  • Wie du den Vorwiderstand einer LED berechnen kannst

Hast Du dich schon mal gefragt, warum man für eine LED einen so genannten Vorwiderstand benötigt? Und was ist ein Vorwiderstand bzw. wie wird dieser berechnet?

Eine LED sollte niemals ohne Vorwiderstand an eine Stromquelle wie z.B. Batterie angeschlossen werden. Ein zu großer Strom würde fließen und deine LED sofort zerstören.

Vorwiderstand

Unter einem Vorwiderstand versteht man einen elektrischen Widerstand, der in einer Reihenschaltung zu einem elektrischen Bauelement, wie zum Beispiel einer LED, geschaltet ist. Ein Widerstand übernimmt grundsätzlich die Aufgabe die elektrische Spannung bzw. die elektrische Stromstärke für ein elektrisches Bauelement zu reduzieren.

Hier siehst Du das LED-Experiment von mir.
Ich habe mit Hilfe des ohmschen Gesetzes bzw. der Spannungsteilerregel den Vorwiderstand meiner grünen LED bestimmen können.

Nachfolgend wird Dir die Thematik Schritt für Schritt erklärt. So kannst Du in Zukunft die Vorwiderstände deiner LEDs für deine Projekte und Experimente selbst berechnen.

Für das schnelle und unkomplizierte Zusammenstecken der elektrischen Bauelemente empfehle ich Dir ein s.g. Breadboard (Steckbrett) zu verwenden (das gelbe Brettchen).

Was Du für dieses Experiment benötigst:

Messungen mit dem Multimeter

Spannung-Batterie-9V-messen

Ein Multimeter ist ein elektronisches Messgerät, welches für mehrere Messgrößen wie Volt, Ampere in mehreren Messbereichen einsetzbar ist. Ein must-have in der Elektrotechnik. 😉

Zunächst habe ich die Quellenspannung (Uq) gemessen und einen Wert von 8,6 Volt gemessen.

Also Uq = 8,6 V

Spannung am Vorwiderstand

Wenn ich jetzt die Spannung am Vorwiderstand messe, stelle ich eine Spannung von 6,6V fest.

LED Spannung

Bei einer weiteren Spannungsmessung an der LED, messe ich eine Spannung von etwa 2,0 V.

Das heißt also, dass die Spannung von 8,6V durch den Vorwiderstand um 6,6V abgefallen ist, sodass ich die benötigten 2,0 V für das Betreiben meiner LED erhalte. Wie kann das sein und wie kann ich den Vorwiderstand für meine LED genau berechnen? 

Spannung

Was ist eine Spannung? Die Spannung U ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld.
Die Spannung kann auch als treibende Kraft verstanden werden, welche die Ladungsträger in Bewegung versetzt.

LED-Vorwiderstand berechnen
Led mit Vorwiderstand und einer 9V-Blockbatterie

Ohmsches Gesetz

Das ohmsches Gesetz besagt, dass die Spannung U gleich Widerstand R mal Strom I ist.

U = R x I

Meine grüne LED benötigt laut Hersteller eine Spannung von 2,0 V und einen Stromfluss von 0,02 A.

Also -> U(Led) = 2,0 V und A(Led )= 0,02 A
 
Mit dem ohmschen Gesetz kann ich den passenden Widerstand berechen.

Uq = 8,6 V
U(R1) = Uq – U(LED) = 6,6 V
U(LED) = 2,0 V
A(LED) = 0,02 A
R1 = ?

einfache-LED-Grundschaltung

Ohmsches Gesetz:
U = R x I

nach R1 aufgelöst:

Das heißt: mein passender Vorwiderstand muss einen Wert von 330 Ω haben!
Es kommt häufig vor, dass es keinen passenden Vorwiderstand mit den berechneten Werten gibt.
Dann ist es ratsam den nächst höheren Wert zu nehmen, um eine lange Lebensdauer der LED zu erreichen.

Spannungsteilerregel

Die Spannungsteilerregel besagt, dass sich die Teilspannung UR1 zu UR2 wie der Teilwiderstand R1 zu R2 verhält.
Vorsausetzung ist, dass der selbe Strom durchfließt.

Schauen wir uns dies im Detail an:

Spannungsteilerregel

𝑈R1 = Spannung Vorwiderstand = 6,6 V
UR2 = Spannung LED = 2,0V
R1 = Vorwiderstand = 330 Ω
R2 = LED = 100Ω

Werte in Spannungsteilerregel eingesetzt

Man erhält auf beiden Seiten ein Verhältnis von 3,3. Die Gleichung stimmt.

Weiter betrachtet, könnte man mit dieser Formel auch den gesuchten Vorwiderstand bestimmen.

Wie Du siehst, existieren verschiedene Methoden und Formeln in der Elektrotechnik,
um einen gesuchten Led-Vorwiderstand zu bestimmen. Viel Spaß beim Entdecken!

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