Wenn ich einen einzelnen 270-Ohm-Widerstand in einem Stromkreis an eine 3,3-V-50-mA-Stromversorgung angeschlossen habe, wie kann ich dann die Spannung und den Strom für den Widerstand messen? Ich bin mit dem Ohmschen Gesetz V = IR vertraut, wobei V die Spannungsdifferenz ist, aber was ist die Differenz für einen Widerstand?
Ich versuche herauszufinden, warum die tatsächlich gemessene Spannung weniger als 3 V (eher 2,4 V) beträgt, wenn ich eine blaue LED (3 V bei 20 mA) in den Stromkreis stecke.
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Ich denke, was mich verwirrt, ist die Diskrepanz zwischen den theoretischen Werten und den gemessenen Werten.
Theoretische Werte:
I = V/R
I = 3,3 / 270
I = 12,222 mA
Messwerte:
3,28 V
267 Ohm
11,7 mA
Aber wenn ich dann die gemessenen Werte wieder in das Ohmsche Gesetz einsetze, sind sie nicht gleich?!
I = 3,28 / 267
I = 12,28 mAV = IR
V = 0,0117 * 267
V = 3,12 V
Sie müssen mit einem geschlossenen Stromkreis beginnen, damit Strom fließen kann. Hast du den Widerstand zwischen den +und den -des Netzteils geschaltet? Dann beträgt die Spannungsdifferenz 3,3 V. Und Sie berechnen mit Ohm den Strom.
Die LED. Hast du das mit dem Widerstand in Reihe geschaltet? So ist eine LED-Schaltung aufgebaut: Der Widerstand sorgt dafür, dass nicht zu viel Strom durch die LED fließt. Verwenden Sie immer eine.
Wenn die Spannung der LED 3 V betragen würde, würde die Differenz zwischen Ihrer Versorgungsspannung und der Spannung der LED über dem Widerstand liegen. Daran ist Kirchhoff schuld. Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz (KVL) besagt, dass die Summe der Spannungen in einem geschlossenen Regelkreis Null ist. Wir haben also 1,1 mA durch LED und Widerstand. Die 3 V wurden mit 20 mA angegeben, also sind wir darunter am Ende. Es ist normal, dass eine LED bei niedrigen Strömen eine niedrigere Spannung hat.
Beachten Sie jedoch, dass die 1,1 mA für eine LED-Spannung von 3 V zutrafen. Wir sind anscheinend bei 2,4 V, also beträgt die Differenz jetzt 0,9 V und der Strom 3,3 mA. Wenn Sie den Widerstandswert verringern, sodass der Strom ansteigt, werden Sie feststellen, dass die Spannung der LED ebenfalls ansteigt.
Wie berechnet man den Wert? (Jetzt geht das schon wieder los)
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Willkommen in der realen, unvollkommenen Welt. Was Sie zur Hand haben, ist ein Messfehler. Dies ist ein wichtiges Thema in der Technik, und die richtige Handhabung kann ein mühsamer Prozess sein.
Sie geben Ihre Zahlen in drei signifikanten Ziffern an, das ist wahrscheinlich das, was Ihnen das Multimeter gibt. Die Genauigkeit eines Multimeters wird meistens als Prozentsatz (relativer Fehler) + „Anzahl“ (absoluter Fehler) ausgedrückt. Ein Hobby-Qualitätsmessgerät kann beispielsweise eine Genauigkeit von 2 % +/- 1 Zählwert haben. Die 2 % sollten klar sein: Ein 100-V-Messwert kann tatsächlich alles zwischen 98 V und 102 V darstellen. Die 1-Zählung ist ein Fehler in der letzten Ziffer. Eine 5 kann tatsächlich eine 4 oder 6 sein. Das ist ein absoluter Fehler und hängt nicht von dem Wert ab, den Ihnen das Messgerät anzeigt. Wenn Sie 100 V messen, entspricht 1 Zählwert 1 %, wenn Sie 900 V ablesen (gleiche Anzahl von Ziffern!), entspricht 1 Zählwert 0,11 %.
Nehmen wir an, Sie haben ein anständiges Multimeter mit einer Genauigkeit von 1 % +/- 1 Stelle. Dann können Ihre Werte im schlimmsten Fall werden
3,28 V - 1 Zählwert = 3,27 V, - 1 % = 3,237 V
267 Ω + 1 Zählwert = 268 Ω, + 1 % = 270,7 Ω
11,7 mA + 1 Zählwert = 11,8 mA, +1 % = 11,92 mA.
3,237 V / 270,7 Ω = 11,96 mA, was gut mit den 11,92 mA übereinstimmt, die wir für den ungünstigsten Fall berechnet haben. Wenn Ihr Multimeter eine Genauigkeit von 1,5 % hat, fällt der berechnete Strom perfekt in den Fehlerbereich des gemessenen Werts.
Eine Diode fällt um 0,7 Volt ab, wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Es fällt auf 0, wenn es umgekehrt vorgespannt ist. Einige Dioden verlieren 0,3 Volt und andere eine bestimmte Spannung, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind. Diese werden Zennerdioden genannt.
Nelsonda