Das Ohmsche Gesetz besagt im Grunde genommen, dass es eine einfache Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis gibt.
Hier sind die wichtigsten Punkte:
- Spannung (U): Die Spannung ist wie der "Druck" im Stromkreis, der die Elektronen dazu zwingt, durch den Leiter zu fließen. Sie wird in Volt (V) gemessen.
- Strom (I): Der Strom ist der Fluss von elektrischen Ladung (Elektronen) durch den Leiter. Er wird in Ampere (A) gemessen.
- Widerstand (R): Der Widerstand ist die Qualität des Leiters, die den Stromfluss behindert. Er wird in Ohm (Ω) gemessen.
Die Formel:
Das ohmsche Gesetz wird durch folgende Formel ausgedrückt:
U = R * I
- U = Spannung (in Volt)
- R = Widerstand (in Ohm)
- I = Strom (in Ampere)
Was die Formel bedeutet:
- Wenn du den Widerstand (R) und den Strom (I) kennst, kannst du die Spannung (U) berechnen.
- Wenn du den Widerstand (R) und die Spannung (U) kennst, kannst du den Strom (I) berechnen.
- Wenn du den Strom (I) und den Widerstand (R) kennst, kannst du die Spannung (U) berechnen.
Wichtig: Das ohmsche Gesetz gilt nur für lineare, homogene Leiter (z.B. Draht) bei konstanten Temperaturen. Es gibt Leiter, bei denen das Verhältnis von Spannung und Strom nicht konstant ist.
Beispiel:
Angenommen, du hast einen Widerstand von 10 Ohm und eine Spannung von 12 Volt. Mit dem Ohmschen Gesetz kannst du den Strom berechnen:
I = U / R = 12 V / 10 Ω = 1,2 A
Der Strom in diesem Stromkreis beträgt also 1,2 Ampere.
Zusätzlich zum Ohmschen Gesetz gibt es noch andere wichtige Gesetze und Konzepte in der Elektrotechnik, wie beispielsweise das Kirchhoffsche Gesetz, das die Erhaltung der Energie in einem Stromkreis beschreibt, oder die Leistungsberechnung, die die Arbeit eines Stromkreises misst.
Für den Betrieb von Leuchtdioden an höheren Spannungen muss ein entsprechender Vorwiderstand verwendet werden. Um zu verhindern, dass die Leuchtdioden nicht oder genau einmal sehr sehr hell leuchten, kann man den Vorwiderstand mittels folgender kleinen Formel und eines Taschenrechners errechnen.
Dabei sind:
U - die Gleich-Spannung, an der die Dioden(n) betrieben werden sollen (in Volt)
N - Anzahl der Dioden, die hintereinander geschaltet werden sollen
R - der Vorwiderstand (in Ohm)
P - die Leistung, die im Vorwiderstand verbraucht wird (in Watt)
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Für Leuchtdioden mit ca. 3,2 V Betriebsspannung und ca. 20mA Stromverbrauch
Berechnung des Vorwiderstandes: R = (U - (N*3.2)) / 0.02
Berechnung der verbrauchten Leistung: P = (U-(N*3.2))* 0,02
wobei (N*3.2) <= U sein muss
Beispiel: U= 12V, Anzahl N= 2 (weisse, blaue, pink Leuchtdioden mit ca. 3,2V Spannung, und ca. 20 mA Strom)
Vorwidertand R = (12V - 6,4 V) / 0.02A = 280 Ohm
Leistung P = (12V - 6,4V) * 0.02A = 0.112 Watt
Man würde also einen Widerstand 280 Ohm mit mindestens 0.1 Watt verwenden. (270 Ohm / 1/8 Watt aus der Normreihe E12, besser 330 Ohm)
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Für Leuchtdioden mit ca. 2 V Betriebsspannung und ca. 20mA Stromverbrauch
Berechnung des Vorwiderstandes: R = (U - (N*2.0)) / 0.02
Berechnung der verbrauchten Leistung: P = (U-(N*2.0))* 0,02
wobei (N*2.0) <= U sein muss
Beispiel: U= 12V, Anzahl N= 4 (rote, gelbe, orange Leuchtdioden mit ca. 2V Spannung, und ca. 20 mA Strom)
Vorwiderstand R = (12V - 8 V) / 0.02A = 200 Ohm
Leistung P = (12V - 8V) * 0.02A = 0.08 Watt
Man würde also einen Widerstand 200 Ohm mit mindestens 0.08 Watt verwenden. (220 Ohm / 1/8 Watt aus der Normreihe E12)
Tipps:
- Sollten die Dioden zu dunkel oder zu hell leuchten, kann man den Widerstand verkleinern bzw. vergrößern
- ein Vorwiderstand von 10 - 20 Ohm sollte immer verwendet werden