1.) Hmm, ich muss also schauen, dass 20mA durchgehen UND 18V abfallen, oder sind Strom und Spannung irgendwie miteinander verknüpft?
Sorgt der Widerstand für beides oder nur für eines und aus dem resultiert dann das andere?

2.) Aber wie kann überhaupt Spannung abfallen? Der Widerstand macht ja, dass sich die Elektronen langsamer bewegen==> geringerer Stromfluss. Das hat doch mit der Spannung nichts zu zun. Es ist dann einfach ein Wasserfall, bei dem weniger Wasser runterkommt...

???

Der grundlegende Denkfehler ist:
Nicht der Widerstand hält die Spannung stabil, sondern die LED!
Sie hat in einem gewissen Strombereich eine konstante Flusspannung. Das heisst also über ihr Fallen ziemlich unabhängig vom durch sie fließenden Strom immer 2V ab.- Das ist exakt das gleiche Verhalten wie bei einer Zenerdiode in Sperrichtung; relativ unabhängig vom Stromfluss ein konstanter Spannungsabfall.
Der Widerstand begrenzt jetzt nur den Strom durch die LED auf die maximalen vom Hersteller erlaubten Werte oder die Werte die du als Vorgabe setzt (1mA, 20mA usw).

Die Verschaltung von LED und Vorwiderstand ist somit auch die Antwort auf deine Frage, wie man mit einer Zenerdiode die Spannung konstant hält.- Die konstante Spannung stellt sich automatisch über der Zenerdiode bzw LED ein, der Vorwiderstand begrenzt nur den Strom durch die LED Zener, da an der LED bzw Zener ja eine Leistung von U*I in Wärme umgesetzt wird, die auch abgeführt werden will.

Wie, du hast ein Buch ?
Das muß aber ein übles Machwerk sein, wenn es so viele Fragen offen läßt.

Dann will ich auch mal versuchen etwas zur Verwirrung beizutragen.

Wie du schon richtig sagst, Spannung ist der Potentialunterschied im elektrischen Feld, den die Elektronen gegenüber dem positiven Pol haben.
Das ist völlig analog zum Potentialunterschied im Schwerefeld, den du gegenüber dem Erdboden hast, wenn du auf einen Baum geklettert bist.

Diesen Potentialunterschied versuchen die Elektronen zu minimieren.
Wenn du auf dem Baum bist, kannst du den Potentialunterschied minimieren, in dem du herabspringst (und dir beim Ankommen die Haxen brichst) oder dich an einem Seil heräbläßt.
Wenn du herabspringst, wird die potentielle Energie zunächst in kinetische und am Schluß in Wärme verwandelt. Letzeres geschieht so plötzlich, daß dabei etwas zu Bruch gehen kann.

Wenn du dich alternativ an einem Seil herabgleiten läßt, wirst du in den Handflächen merken, wie die potentielle Energie in Wärme verwandelt wird. Das kann leicht Verbrennungen geben.

Den Elektronen geht es nicht anders. Wenn sie könnten, wie sie wollten würden sie direkt zum positiven Pol fliegen und dabei immer schneller werden.
In natürlicher Umgebung werden sie daran gehindert, weil sie nicht ohne weiteres aus dem Metall des Drahtes austreten können.
Wenn man aber den Draht zum Glühen bringt, klappt das, und im Vakuum können sie sich auch ungehindert bewegen.
Sie werden im elektrischen Feld dann sehr leicht so schnell, daß sie beim Einschlag Moleküle zerstören oder andere Elektronen aus Atomen herausschlagen können.
Darauf beruhen z.B. alle Gasentladungslampen.

Der Widerstand hat die gleiche Wirkung wie das Seil: Er bremst die Elektronen während ihrer Wanderschaft ab, wobei die kinetische Energie, die die Elektronen gewinnen, immer wieder durch Zusammenstöße mit den Atomen des Widerstandsmaterials in Wärme verwandelt wird.
Am andern Ende des Widerstands sind also die Elekronen einfach auf einem niedrigeren Potential, es sind genau so viele wie vorher und der Widerstand ist warm geworden, denn er hat ja die Bremsenergie aufnehmen müssen.

Da die Spannung der LED und die der Batterie festliegen, ist auch die Feldstärke (in V/m ) im Widerstandsmaterial vorgegeben. Diese Feldstärke bestimmt, wie groß die auf jedes Elektron ausgeübte Kraft und somit der Geschwindigkeitszuwachs zwischen den Kollisionen mit den Atomen des Widerstandsmaterials ist.
Da man die Masse (das Gewicht) eines Elektrons kennt, und weiß, wieviele Elektronen die Stromstärke von einem Ampere pro Sekunde bewegt, etc., kann man auf diese Weise sogar z.B. die freie Weglänge zwischen zwei Wärme erzeugenen Zusammenstößen berechnen.

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Ja, das Buch ist nicht so optimal, man braucht kleine Grundkenntnisse, aber dafür gibts ja euch..

Hey, super erklärt!! Dank dir! Aber ich dachte, die kinetische Energie der Elektronen sei Ampère (Ladungsträger pro Sekunde... Je schneller, umso mehr...) Ah, moment: Strom und Spannung hängen zusammen, oder? Mehr Spannung: Mehr Stromfluss: Mehr Stromfluss, Mehr Spannung?? Ne, zweiteres ist irgendwie unlogisch... Bäh, kannst du die Ampère auch mit einem so schönen Modell erklären? (und wie das zusammenhängt..)
Ich hab da irgendwie einen Knopf..

Als Grundlage:

Sie Spannung ist der Antrieb, (Aquivalent ist ein Höhenunterschied im Wasserspiegel)

der Strom versucht die Spannungsunterschiede auszugleichen
(Aquivalent ist fließendes Wasser).

der Widerstand ist eine Materialeigenschafft(Aquivalent ist der Strömungswiderstand)


Gruß Topf_Gun

Ah, OK, also hängen Strom und Spannung nicht zusammen, man kann die Höhe des Wasserfalls verändern, nicht aber zwingend die Wassermenge.

Der Widerstand tut also zwei Dinge:
zum Einen begrenzt er die Geschwindigkeit des Stromes (er begrenzt die Ampèrezahl) und zum Anderen begrenzt er die Spannung, wie Perl so schön beschrieben hat.. Stimmt das? Ne, irgendwie nicht.. Die kinetische Energie, die die Elektronen haben, bezeichnet man als Strom, oder? (Kinetische Energie der Wasserteilchen). Wenn diese gebremst werden, durch den Widerstand, der Ekin in Wärme umwandelt und so den Strom bremst (senkt die Ampère), so sinkt die Ampèrezahl, es fliesst weniger Strom, da die Teilchen langsamer sind... Ja schön, aber das ist ja der Strom und nicht die Spannung... ??? Häääää
Ich han es gnusch..

Der Strom, ist die Größe, die sich ergibt.

Die Spannung ist der Antrieb (Höhe des Wasserfalles), Der Widerstand ist der Durchmesser der Röhre.

Also ist der Strom die Menge des Wassers durch das Rohr.

I=U/R, Der Strom ist um so größer, je höher die Spannung ist.
Der Strom ist um so größer je kleiner der widerstand ist.

Umgekert gilt natürlich auch

Will ich eine Menge Wasser durch ein gegebenes Rohr bringen, brauche ich eine gewisse Höhe.

GRuß Topf_Gun

Strom ist nichts anderes als die Anzahl der Elektronen pro Sekunde, die in einem Leiter fließen.

Die Spannung ist ein Maß für die potentielle Energie (=gewinnbare Arbeit), die jedes einzelne Elektron in einen bestimmten System hat.

In einem elektrischen Feld wirkt auf jedes einzelne Elektron eine mechanische Kraft.

Wenn man es dem Elektron, auf das diese Kraft einwirkt, erlaubt sich im Feld zu bewegen, so kann es dabei nutzbare Arbeit verrichten : Arbeit = Kraft * Weg.
Bei Motoren erscheint diese nutzbare Arbeit an der Welle, bei Widerständen als weitgehend nutzlose Wärme.

So einfach sind die Grundlagen der Elektrizität, wenn man hinter die Kulissen schaut.




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Ok, die Spannung sind die Sklaventreiber, die Elektronen die Sklaven. Die Sklaventreiber prügeln die Skalven, damit diese Arbeit verrichten. Dies ist der Strom, die Spannung ist das potential, Arbeit zu verrichten (oder hier: verrichten zu lassen...) Und wenn wir mehr Sklaventreiber haben (grössere Spannung), verrichten die Elektronen mehr Arbeit.. ==> der Strom steigt

Wenn man also die Elektronen durch den Widerstand gepresst hat, haben sie nachher weniger Potential, Arbeit zu verrichten==> die Spannung sinkt..

Geht das so? Für mich klingts irgendwie komisch.. so umzudenken. Wenn der Strom durch den Widerstand gebremst wurde, haben die Elektronen weniger potential, Arbeit zu verrichten, das Wasser des Kraftwerks ist schon durch die Turbine, die Wärme erzeugte... Geht das so? Ist deshalb die Spannung in einem Spannungsteiler aufgeteilt??

Aber etwas verstehe ich beim Spannungsteiler nicht:
Nehmen wir an, wir haben einen mit 2 Widerständen, einem oberen und einem unteren Widerstand.
Die Spannung des oberen Widerstandes plus die Spannung des unteren Widerstandes geben die gesamtspannung. Aber: Wieso gehört die obere Spannung zum oberen Widerstand und die untere Spannung zum unteren Widerstand und nicht umgekehrt?
Denn die Elektronen rauschen ja zuerst z.B. durch den unteren Widerstand==> Die Spannung ist gesunken, also sollte ich doch zwischen dem Pluspol(oben) und dem "Ende" des zweiten Widerstandes die neue Spannung messen können.. (also die obere Spannung).. Wieso aber gehört die Spannung zum unteren Widerstand??

Puh, das ist vielleicht heavy...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Steppenwolf am 16 Feb 2005 21:53 ]

Zitat :

Aber etwas verstehe ich beim Spannungsteiler nicht: Nehmen wir an, ...

U_Ges und R_Ges = R₁ + R₂ sind gegeben.
Somit bekommt man über I = U/R
U_Ges / R_Ges = I_Ges = I₁ = I₂ = I den Strom durch die Widerstände.

Wegen U = R*I bekommt man für U₁ = R₁ * I und U₂ = R₂ * I die Spannungen, die jeweils über den Widerständen R₁/R₂ abfallen.
Die Spannungen hängen nur vom Widerstand und dem konstanten Strom ab.

Evt. hilft es, wenn du etwas anders draufschaust:
Es fließt ein Strom durch die Bauteile, an Widerständen fällt dadurch die Spannung U = R * I ab, an Dioden fällt die konstante Flussspannung U_F ab, an einer Spule ohne ohmschem Widerstand fällt bei Gleichstrom keine Spannung ab (bei t --> oo) usw.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackLight am 16 Feb 2005 22:50 ]

Hmm,ich versuche das mal mir zu erklären:
Ich verstehe, dass Spannung abfällt, denn nach dem Widerstand haben die Elektronen weniger potential, elektrische Arbeit zu verrichten, also ist die Spannung gesunken. (1)

Zum Spannungsteiler:

Hier ein Bild dazu:
http://www.as-workshop.de/sensprax/logarit.gif
(betrachten wir nur den Spannungsteiler!)

Ok, zur Spannung, die über den unteren Widerstand abfällt:
Generelle, noch ungeklärte Frage: Wieso messe ich den Spannungsabfall "um den Widerstand"? (an seinen Anschlüssen)??
Ich erkläre mir das so: Durch die oberen beiden Widerstände fällt eine gewisse Spannung ab, die ist verpufft. Also bleibt uns nur noch eine Restspannung, das, das nicht abgefallen ist, das Restpotential, und das messen wir um den unteren Widerstand.. Soweit verstanden? (2)

DOCH, ich kann diese Theorie von mir leider widerlegen, also ist sie Müll und ihr müssts mir erklären...
Nämlich mit der Zenerdiode:
http://www.physik.uni-muenchen.de/l.....2.gif

Hier hab ich nämlich die (relativ) konstante Spannung U2 Um die Zenerdiode, sie bildet ja zusammen mit dem Widerstand einen Spannungsteiler... Nach meiner Theorie fällt die Spannung über den Widerstand ab,und um die Zener soll dann die Restspannung gemessen werden können, die aber nach meiner Theorei leider schwankt,wenn ich die Eingagnsspannung ändere... was sie in der Realität nicht tut.... (3)


Könnt ihr mir (1) bestätigen und (2) und (3) in Einklang bringen?

Herzlichen Gruss
Mario

(1) Exakt.
(2) Ja, an jedem der Widerstände (auch am untersten) "verpufft" etwas vom Potential.
Den Unterschied vorher / nachher kannst du mit dem Voltmeter messen, das du an die Enden des Widerstands anschließt.

Bei einem gleichmäßigen Widerstandskörper ist auch der Spannungsabfall (=die Potentialänderung) gleichmäßig über die Länge verteilt.
Man macht sich das z.B. beim Lautstärkeregler (Potentiometer) zu nutze.
Dort ist einfach eine Widerstandschicht auf einer gweissen Länge aufgetragen, und mit einem Schleifkontakt greift man die an der betreffenden Stelle herrschende Spannung ab.

Falls du ein Meßgerät zur Hand hast:
Du kannst leicht einen Widerstand selbst basteln.
Mach einfach mit einem weichen Bleichstift einen dicken Strich auf ein Blatt Papier.
Voila !

Wenn du die Meßspitzen auf den Strich drückst, so erkennst du, daß der Widerstand um so kleiner wird, je kürzer der dazwischen befindliche Strich ist.

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Ahaaa, mit dem Voltmeter kann ich den Spannungsabfall messen... Vor dem Widerstand haben wir eine grössere Spannung als nachher, wir haben einen Potentialunterschied... Drum sehe ich den Spannungsunterschied, den Abfall... Aha...!!
Drum kann ich auch bei ner Zenerdiode die Spannung vorher/nachher abgreifen, weil dort wie bei einem Widerstand ein Abfall entsteht...

AAAber: Wieso brauchts bei der Zenerdiode den Widerstand(Spannungsteiler)?? Is der nur da um den Srom durch die Diode zu begrenzen? Theoretisch würde es doch auch ohne Widerstand gehen, die stabile Spannung... Einfach eine Zenerdiode parallel zum Verbraucher.. Voila.. Über die Diode fällt die relativ konstante Spannung ab... Allerdings darf der Strom nicht zu gross sein, sonst kocht sie..

Aber der Strom, der durch die Zener fliesst, ist doch nicht vom Verbraucher abhängig, oder? Sondern vom Strom des Netzteils, oder? Wenn der Verbraucher mehr zieht, gehts ja nicht über die Zener, sondern "an ihr vorbei"..

Ahaaa, um einiges aufgeklärter, auch ohne Kant..

Ah, noch was: wieso bricht bei Netzteilen die Spannung zusammen, wenn ich kurzschliesse?

Mensch, DANKE!!!!!!