Wie kann ich mit einem Shunt-Widerstand die Stromstärke reduzieren, ohne dabei die Spannung zu beeinflussen?

Question

Wie kann ich mit einem Shunt-Widerstand die Stromstärke reduzieren, ohne dabei die Spannung zu beeinflussen?

Antwort

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Wie viel Strom darf maximal durch einen 5W 0,1 Ohm Widerstand fließen?

Berechnung der Ströme bei 24 V in einem Schaltkreis mit 20 kΩ Serie und 50 kΩ + 100 kΩ Parallel.

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Was ist ein Spannungsteiler und wie berechnet man ihn?

Wie berechnet man den Vorwiderstand für eine LED bei 230V AC und maximal 10 mA Strom?

Accepted Answer

Ein Shunt-Widerstand wird typischerweise verwendet, um die Stromstärke zu messen, nicht um sie zu reduzieren. Ein Shunt-Widerstand wird parallel zu einem Messgerät geschaltet, um einen kleinen Spannungsabfall proportional zum durchfließenden Strom zu erzeugen, der dann gemessen werden kann. Um die Stromstärke zu reduzieren, ohne die Spannung zu beeinflussen, wäre ein Vorwiderstand in Reihe zur Last erforderlich. Ein Shunt-Widerstand in diesem Kontext würde die Spannung beeinflussen, da er einen Spannungsabfall erzeugt. Falls es darum geht, die Stromstärke zu messen, ohne die Spannung zu beeinflussen, ist der Shunt-Widerstand eine geeignete Methode. Er wird in Reihe mit der Last geschaltet und der Spannungsabfall über dem Shunt wird gemessen, um den Strom zu berechnen. Zusammengefasst: Ein Shunt-Widerstand reduziert nicht die Stromstärke, sondern dient zur Messung der Stromstärke. Um die Stromstärke zu reduzieren, müsste ein Vorwiderstand verwendet werden, was jedoch die Spannung beeinflusst.

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Um zu berechnen, wie viel Strom maximal durch einen 5 W, 0,1 Ohm Widerstand fließen darf, nutzt du die Formel für die elektrische Leistung: \[ P = I^2 \cdot R \] Gegeben: - \( P = 5\,\tex... [mehr]

Accepted Answer

Um zu berechnen, wie viel Strom maximal durch einen 5 W, 0,1 Ohm Widerstand fließen darf, nutzt du die Formel für die elektrische Leistung: \[ P = I^2 \cdot R \] Gegeben: - \( P = 5\,\text{W} \) - \( R = 0{,}1\,\Omega \) Umstellen nach \( I \): \[ I = \sqrt{\frac{P}{R}} \] Einsetzen der Werte: \[ I = \sqrt{\frac{5}{0{,}1}} = \sqrt{50} \approx 7{,}07\,\text{A} \] **Antwort:** Durch den 5 W, 0,1 Ohm Widerstand dürfen maximal etwa **7,07 Ampere** fließen.

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Wide... [mehr]

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Widerstände (50 kΩ und 100 kΩ). Der Gesamtwiderstand \( R_{parallel} \) wird mit der Formel für parallele Widerstände berechnet: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \] Setzen wir die Werte ein: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{50\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} \] \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{2}{100\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} = \frac{3}{100\,k\Omega} \] \[ R_{parallel} = \frac{100\,k\Omega}{3} \approx 33.33\,k\Omega \] Jetzt addieren wir den Widerstand in Serie (20 kΩ): \[ R_{total} = R_{series} + R_{parallel} = 20\,k\Omega + 33.33\,k\Omega \approx 53.33\,k\Omega \] 2. **Berechnung des Gesamtstroms**: Mit dem Gesamtwiderstand können wir den Gesamtstrom \( I_{total} \) berechnen, der durch den gesamten Schaltkreis fließt, indem wir das Ohmsche Gesetz verwenden: \[ I_{total} = \frac{U}{R_{total}} = \frac{24\,V}{53.33\,k\Omega} \approx 0.000449\,A \approx 449\,\mu A \] 3. **Berechnung der Ströme durch die parallelen Widerstände**: Der Strom teilt sich in den parallelen Widerständen. Der Strom durch jeden Widerstand kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden. Zuerst berechnen wir die Spannung über den parallelen Widerständen: \[ U_{parallel} = I_{total} \cdot R_{series} = 449\,\mu A \cdot 20\,k\Omega \approx 8.98\,V \] Jetzt können wir die Ströme durch die einzelnen parallelen Widerstände berechnen: - **Für den 50 kΩ Widerstand**: \[ I_{50} = \frac{U_{parallel}}{R_{50}} = \frac{8.98\,V}{50\,k\Omega} \approx 0.0001796\,A \approx 179.6\,\mu A \] - **Für den 100 kΩ Widerstand**: \[ I_{100} = \frac{U_{parallel}}{R_{100}} = \frac{8.98\,V}{100\,k\Omega} \approx 0.0000898\,A \approx 89.8\,\mu A \] Zusammenfassend: - Der Gesamtstrom \( I_{total} \) beträgt etwa 449 µA. - Der Strom durch den 50 kΩ Widerstand beträgt etwa 179.6 µA. - Der Strom durch den 100 kΩ Widerstand beträgt etwa 89.8 µA.

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Nein, es ist nicht egal, in welcher Reihenfolge Widerstand und Kondensator in einer Snubberschaltung angeordnet werden – es kommt auf die konkrete Schaltungsart und den Anwendungsfall an. **Typ... [mehr]

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Nein, es ist nicht egal, in welcher Reihenfolge Widerstand und Kondensator in einer Snubberschaltung angeordnet werden – es kommt auf die konkrete Schaltungsart und den Anwendungsfall an. **Typische Snubber-Schaltungen:** 1. **RC-Snubber (Reihenschaltung):** Hier werden Widerstand (R) und Kondensator (C) in Reihe geschaltet und gemeinsam parallel zum zu schützenden Bauteil (z. B. einem Schalter oder Thyristor) angeschlossen. In dieser Reihenschaltung ist die Reihenfolge von R und C tatsächlich egal, da Strom und Spannung in einer Reihenschaltung durch beide Bauteile gleich sind. 2. **R und C parallel (nicht üblich):** Wenn Widerstand und Kondensator jeweils einzeln parallel zum Bauteil geschaltet werden, handelt es sich nicht mehr um einen klassischen RC-Snubber, sondern um zwei getrennte Pfade. Das ist eine andere Schaltung mit anderem Verhalten. 3. **Serieller Snubber (z. B. bei Dämpfung von Induktivitäten):** Auch hier ist bei einer Reihenschaltung von R und C die Reihenfolge egal. **Wichtiger Hinweis:** Die Funktion des Snubbers hängt davon ab, dass der Widerstand den Strom begrenzt, der durch den Kondensator beim Umschalten fließt. Die Reihenschaltung von R und C parallel zum Schaltelement ist der Standardfall. **In dieser Konfiguration ist die Reihenfolge von R und C egal.** **Fazit:** Bei der klassischen RC-Snubber-Schaltung (R und C in Reihe, gemeinsam parallel zum Schaltelement) ist die Reihenfolge von Widerstand und Kondensator egal. Entscheidend ist, dass sie in Reihe geschaltet sind und als Ganzes parallel zum zu schützenden Bauteil liegen. Weitere Infos findest du z. B. bei [Wikipedia: Snubber](https://de.wikipedia.org/wiki/Snubber).

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Ein Spannungsteiler ist eine einfache Schaltung, mit der aus einer Eingangsspannung eine kleinere Ausgangsspannung erzeugt wird. Er besteht meist aus zwei (oder mehr) in Reihe geschalteten Widerst&aum... [mehr]

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Ein Spannungsteiler ist eine einfache Schaltung, mit der aus einer Eingangsspannung eine kleinere Ausgangsspannung erzeugt wird. Er besteht meist aus zwei (oder mehr) in Reihe geschalteten Widerständen. Die Eingangsspannung wird an die gesamte Reihenschaltung angelegt, und die Ausgangsspannung wird an einem der Widerstände abgegriffen. Das Grundprinzip basiert auf dem Ohmschen Gesetz: Der Strom durch die Widerstände ist gleich, aber die Spannung teilt sich entsprechend der Widerstandswerte auf. Die Formel für die Ausgangsspannung \( U_{out} \) bei zwei Widerständen \( R_1 \) und \( R_2 \) lautet: \[ U_{out} = U_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} \] Dabei ist: - \( U_{in} \): Eingangsspannung - \( R_1 \): Widerstand zwischen Eingang und Abgriff - \( R_2 \): Widerstand zwischen Abgriff und Masse (bzw. Bezugspotential) - \( U_{out} \): Spannung am Widerstand \( R_2 \) Der Spannungsteiler wird häufig verwendet, um Messgeräte anzupassen, Referenzspannungen zu erzeugen oder Signale zu skalieren. Wichtig: Die Schaltung funktioniert nur korrekt, wenn der Strom, der am Abgriff entnommen wird, sehr klein im Vergleich zum Strom durch die Widerstände ist.

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Wenn ein Widerstand in einer Reihenschaltung ausfällt, hängt es davon ab, wie er ausfällt: 1. **Widerstand wird unterbrochen (offen):** Das ist der häufigste Fall. Der Stromkrei... [mehr]

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Wenn ein Widerstand in einer Reihenschaltung ausfällt, hängt es davon ab, wie er ausfällt: 1. **Widerstand wird unterbrochen (offen):** Das ist der häufigste Fall. Der Stromkreis ist dann an dieser Stelle unterbrochen, sodass kein Strom mehr durch die gesamte Reihenschaltung fließt. Alle anderen Bauteile in der Reihe werden ebenfalls stromlos. 2. **Widerstand wird zum Kurzschluss (sehr kleiner Widerstand):** Das ist seltener, kann aber vorkommen. In diesem Fall wird der ausgefallene Widerstand praktisch durch ein Stück Draht ersetzt. Der Gesamtwiderstand der Schaltung verringert sich, und der Strom durch die Schaltung steigt an (abhängig von der Gesamtspannung und den verbleibenden Widerständen). **Fazit:** In den meisten Fällen führt ein Ausfall (Unterbrechung) eines Widerstands in einer Reihenschaltung dazu, dass der gesamte Stromkreis nicht mehr funktioniert.

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In einer Reihenschaltung teilt sich die Gesamtspannung auf die einzelnen Bauteile (z. B. Widerstände) auf. Die Summe der Spannungen an den einzelnen Bauteilen entspricht der Gesamtspannung der Qu... [mehr]

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In einer Reihenschaltung teilt sich die Gesamtspannung auf die einzelnen Bauteile (z. B. Widerstände) auf. Die Summe der Spannungen an den einzelnen Bauteilen entspricht der Gesamtspannung der Quelle. Das bedeutet: **U_ges = U₁ + U₂ + U₃ + ... + Uₙ** Jedes Bauteil erhält also einen Teil der Gesamtspannung, abhängig von seinem Widerstand. Je größer der Widerstand eines Bauteils, desto größer ist der Spannungsabfall an diesem Bauteil.

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Wenn der Strom durch die Zener-Diode zu groß wird, kann die Diode beschädigt oder sogar zerstört werden. Zener-Dioden sind so konstruiert, dass sie in Sperrrichtung ab einer bestimmten... [mehr]

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Wenn der Strom durch die Zener-Diode zu groß wird, kann die Diode beschädigt oder sogar zerstört werden. Zener-Dioden sind so konstruiert, dass sie in Sperrrichtung ab einer bestimmten Spannung (der sogenannten Zenerspannung) leitend werden und dabei eine definierte Spannung halten. Allerdings gibt es für jede Zener-Diode einen maximal zulässigen Strom, der sogenannte Zenerstrom (meist als \( I_{Z_{max}} \) angegeben). Wird dieser maximale Strom überschritten, entsteht zu viel Wärme in der Diode. Die Folge kann sein: - **Überhitzung:** Die Diode wird zu heiß, was zu einer dauerhaften Schädigung der Halbleiterstruktur führen kann. - **Zerstörung:** Im Extremfall brennt die Diode durch und verliert ihre Funktion (Kurzschluss oder Unterbrechung). - **Verlust der Zener-Eigenschaften:** Die Diode hält die Spannung nicht mehr stabil, ihre Kennlinie verändert sich dauerhaft. Um das zu verhindern, wird in Schaltungen mit Zener-Dioden meist ein Vorwiderstand verwendet, der den Strom begrenzt.

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Eine Brückenschaltung, wie die Wheatstone-Brücke, ist eine elektrische Schaltung zur präzisen Messung von Widerständen. Sie besteht aus vier Widerständen, die zu einem Quadrat... [mehr]

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Eine Brückenschaltung, wie die Wheatstone-Brücke, ist eine elektrische Schaltung zur präzisen Messung von Widerständen. Sie besteht aus vier Widerständen, die zu einem Quadrat verbunden sind. Zwei gegenüberliegende Ecken werden an eine Spannungsquelle angeschlossen, die anderen beiden dienen als Messpunkte. **Funktionsweise:** 1. **Aufbau:** Die vier Widerstände (R1, R2, R3, Rx) sind so angeordnet, dass jeweils zwei in Reihe geschaltet sind und diese beiden Zweige parallel zueinander liegen. - An die Knoten A und C wird eine Spannung angelegt. - Zwischen den Knoten B und D wird die Brückenspannung gemessen. 2. **Messprinzip:** Die Brücke ist „abgeglichen“, wenn die Spannung zwischen B und D null ist. Das ist der Fall, wenn das Verhältnis der Widerstände in beiden Zweigen gleich ist: \[\frac{R1}{R2} = \frac{R3}{Rx}\] 3. **Anwendung:** - Ist die Brücke abgeglichen, kann der unbekannte Widerstand Rx mit den bekannten Widerständen berechnet werden. - Wird die Brücke nicht abgeglichen, zeigt die gemessene Spannung an, wie weit der Wert von Rx vom Gleichgewicht abweicht. **Vorteile:** - Sehr genaue Messung von Widerständen. - Empfindlich gegenüber kleinen Widerstandsänderungen (z.B. bei Sensoren). **Beispielanwendung:** - Messung von Temperatur (mit temperaturabhängigen Widerständen, z.B. Pt100). - Dehnungsmessstreifen in der Messtechnik. Weitere Informationen findest du z.B. bei [Wikipedia: Wheatstone-Brücke](https://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstone-Br%C3%BCcke).

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Ein Spannungsteiler ist eine elektrische Schaltung, mit der eine Eingangsspannung auf einen kleineren Wert „geteilt“ werden kann. Er besteht meist aus zwei (oder mehr) in Reihe geschaltete... [mehr]

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Ein Spannungsteiler ist eine elektrische Schaltung, mit der eine Eingangsspannung auf einen kleineren Wert „geteilt“ werden kann. Er besteht meist aus zwei (oder mehr) in Reihe geschalteten Widerständen. Die Ausgangsspannung wird dabei an einem der Widerstände abgegriffen. **Berechnung eines Spannungsteilers:** Angenommen, zwei Widerstände \( R_1 \) und \( R_2 \) sind in Reihe geschaltet und an eine Eingangsspannung \( U_{ges} \) angeschlossen. Die Spannung \( U_2 \) am Widerstand \( R_2 \) berechnet sich so: \[ U_2 = U_{ges} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} \] **Erklärung:** - Die Gesamtspannung teilt sich im Verhältnis der Widerstände auf. - Die Formel gilt für beliebige Spannungsquellen und ohmsche Widerstände. **Beispiel:** - \( U_{ges} = 12\,V \) - \( R_1 = 2\,k\Omega \) - \( R_2 = 1\,k\Omega \) \[ U_2 = 12\,V \cdot \frac{1\,k\Omega}{2\,k\Omega + 1\,k\Omega} = 12\,V \cdot \frac{1}{3} = 4\,V \] **Anwendung:** Spannungsteiler werden oft verwendet, um Messgeräte anzupassen, Referenzspannungen zu erzeugen oder Signale zu skalieren. Weitere Informationen findest du z.B. bei [Elektronik-Kompendium](https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201091.htm).

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Um den Vorwiderstand für eine LED an 230 V Wechselspannung (AC) zu berechnen, damit maximal 10 mA fließen, gehst du wie folgt vor: **1. Annahmen:** - Netzspannung: 230 V (Effektivwert, RMS... [mehr]

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Um den Vorwiderstand für eine LED an 230 V Wechselspannung (AC) zu berechnen, damit maximal 10 mA fließen, gehst du wie folgt vor: **1. Annahmen:** - Netzspannung: 230 V (Effektivwert, RMS) - Maximaler Strom durch die LED: 10 mA = 0,01 A - LED-Flussspannung: ca. 2 V (typisch für Standard-LEDs, kann je nach Typ variieren) - Die LED wird mit Gleichrichtung betrieben (ansonsten würde sie bei negativer Halbwelle zerstört werden). In der Praxis wird meist eine antiparallele Schutzdiode oder ein Brückengleichrichter verwendet. **2. Berechnung des Vorwiderstands:** Die maximale Spannung am Widerstand ist die Differenz zwischen Netzspannung und LED-Spannung. Da die Netzspannung als Effektivwert angegeben ist, muss für die Spitzenwertberechnung mit dem Faktor √2 multipliziert werden: \[ U_{Spitze} = U_{RMS} \times \sqrt{2} = 230\,V \times 1{,}414 \approx 325\,V \] Die Spannung am Widerstand ist dann: \[ U_{R} = U_{Spitze} - U_{LED} \approx 325\,V - 2\,V = 323\,V \] Der Widerstand berechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz: \[ R = \frac{U_{R}}{I} = \frac{323\,V}{0{,}01\,A} = 32\,300\,\Omega \] **3. Ergebnis:** Der Vorwiderstand sollte mindestens **32,3 kΩ** betragen. **4. Leistung des Widerstands:** Die Verlustleistung am Widerstand ist: \[ P = U_{R} \times I = 323\,V \times 0{,}01\,A = 3,23\,W \] Du solltest also einen Widerstand mit mindestens **5 W** Nennleistung verwenden, um ausreichend Reserve zu haben. --- **Achtung:** Das direkte Betreiben einer LED an Netzspannung ist gefährlich und nicht zu empfehlen! Es besteht Lebensgefahr durch Berührung der Netzspannung. Außerdem ist eine einfache Reihenschaltung von LED und Widerstand nicht für den Dauerbetrieb geeignet, da LEDs durch die hohe Spannung und Stromspitzen zerstört werden können. In der Praxis werden spezielle Schaltungen mit Kondensatoren, Gleichrichtern und Schutzdioden verwendet. **Weitere Informationen:** - [Wikipedia: Leuchtdiode](https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode) - [Wikipedia: Vorwiderstand](https://de.wikipedia.org/wiki/Vorwiderstand)