Spannung nach Widerstand messen - Hilfe für Dummy

>Wieso kann ich ohne eingebaute (und eingeschaltete) LED keinen
>Spannungsabfall hinter dem Widerstand messen ??

Weil kein Strom fließt! Schau Dir doch mal das Ohmsche Gesetz an.

Dieter W. schrieb:
> Tschombes schrieb:
>> Wieso kann ich ohne eingebaute (und eingeschaltete) LED keinen
>> Spannungsabfall hinter dem Widerstand messen ??
>
> Weil dann über den Widerstand nur der Eingangsstrom des Multimeters
> fließt und deshalb nahezu keine Spannung am Widerstand abfällt.

Wieso? Versteh ich nicht.

Der Widerstand wandelt doch je nach Ohm-Wert eine gewisse Spannung in 
Wärme.

Ich als Dummy hätte erwartet, das vor dem Widerstand 4,5 und hinter dem 
Widerstand 3,2 Volt zu messen sind...so wie eben mit der eingeschalteten 
LED.

Hilfe.

Tschombes schrieb:

> Der Widerstand wandelt doch je nach Ohm-Wert eine
> gewisse Spannung in Wärme.

Hmm... jein.
Sagen wir vorläufig mal: Ja.


> Ich als Dummy hätte erwartet, das vor dem Widerstand
> 4,5 und hinter dem Widerstand 3,2 Volt zu messen sind...

Nö -- wieso?

Der Widerstand wandelt, wie Du selbst sagst, Spannung in
Leistung -- aber er allein kann die Spannung nicht
festlegen.

Tschombes schrieb:
> Der Widerstand wandelt doch je nach Ohm-Wert eine gewisse Spannung in
> Wärme.

Keine Spannung, sondern einen Spannungsabfall. Wenn kein Strom über den 
Widerstand fließt, existiert auch kein Spannungsabfall.
Kannst du dauch messen, indem du die beiden Meßspitzen deines
Multimeters an die beiden Enden des Widerstands hältst.

Schau dir mal das Ohmsche Gesetz an.

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U=I*R

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Wenn also kein Strom fließt, weil die LED rausgenommen wurde,

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ist also I=0. Der Widerstand hat nach wie vor 75 Ohm. Wenn du diese

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beiden Werte einsetzt, kommt raus:

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U=0*75 -> Also U=0

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Wenn der Spannungsabfall 0 ist, hat man also vor dem Widerstand die

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gleiche Spannung wie nach dem Widerstand. Also genau das, was du gemessen

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hast.

Einfache Geschichte, zu kompliziert vorgestellt.

Du hast 4,5V, einen 75Ω Widerstand und eine 20mA ziehende Diode.

Die Diode will 20mA und nimmt sie sich auch. Das bedeutet, dass durch 
den Vorwiderstand ebenfalls 20mA fliessen. Auf Grund dessen, fallen am 
Widerstand 1,5V ab, die Diode bekommt noch 3V.
Dein Messinstrument ist so hochohmig, dass es selbst keinen (kaum) Strom 
verbraucht, es ist also für den Stromkreis irrelevant. Es liegt parallel 
zur Diode und zeigt diese 3V an.

Du entfernst die Diode, dann fliesst kein Strom mehr. Infolgedessen 
fällt auch am Widerstand keine Spannung mehr ab, infolgedessen zeigt 
dein Messinstrument die volle Spannung an.

capiche?

Tschombes schrieb:
> Wieso? Versteh ich nicht.
>
> Der Widerstand wandelt doch je nach Ohm-Wert eine gewisse Spannung in
> Wärme.
>
> Ich als Dummy hätte erwartet, das vor dem Widerstand 4,5 und hinter dem
> Widerstand 3,2 Volt zu messen sind...so wie eben mit der eingeschalteten
> LED.

Stell dir einfach dein Multimeter als einen hochohmigen Widerstand vor. 
Wenn du die LED entfernst, so liegt der 75 Ohm Vorwiderstand in Serie 
zum hochohmigen Messwiderstand des Multimeters (typischerweise einige 
Megaohm). Damit ergibt sich ein Spannungsteiler, bei dem nahezu die 
gesamte Spannung über dem Multimeter abfällt, daher misst du 4.5V.

Sobald die LED eingefügt wird liegt der Widerstand des Multimeters 
parallel zur niederohmigen LED, der resultierende Gesamtwiderstand der 
Parallelschaltung entspricht von der Größenordnung her dann in etwa dem 
der LED , so dass eine deutlich geringere Spannung abfällt.

Vielen Dank für die Erläuterungen. Ich denke, ich habe es jetzt kapiert.

Das ohne LED kein STROM fliesst (sondern nur Spannung anliegt) habe ich 
nicht bedacht. Spannung / Strom ... als Dummy nicht so einfach ;-)

Ich dachte halt, der Widerstand regelt die Spannung runter und fertig 
(ob mit ohne Verbraucher).

Aber jetzt ist es mir klar.

Danke nochmals.

Ich hab das jetzt schon geschrieben, obwohl inzwischen weitere gute 
Erklärungen eingegangen sind, und schicke es auch ab!

Tschombes schrieb:
> Der Widerstand wandelt doch je nach Ohm-Wert eine gewisse Spannung in
> Wärme.

Um Wärme zu erzeugen, muss am Widerstand eine Spannung anliegen (messe 
mal die Spannung am Widerstand) und auch ein Strom fließen. Dann wird 
nach P=U*I die Wärme erzeugt. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 
(erwartet hattest du etwa 1.5V) kommt nur zu Stande, wenn die 20mA durch 
den Widerstand fließen.
Bei deiner Messung hattest du nur ein Messgerät mit möglicherweise 10MΩ 
Innenwiderstand dran hängen. Deshalb werden dann kaum 0.5µA fließen. 
Nach U=R*I 'verlierst' du am Widerstand dann nur 75Ω * 0.5µA 37µV. Als 
ob gar kein Widerstand da wäre! Also liegt so gut wie keine Spannung am 
Widerstand an und es fließt auch so gut wie kein Strom. Damit wirst du 
auf Wärme vergeblich warten :-).

Deine Rechnung für den Wert des LED Vorwiderstands war schon richtig. 
Und wenn du die LED anschließt, dann werden auch rund die 20mA fließen 
und die LED wird rund 3.2V Spannung bekommen.
Die wird übrigens nur wenig anders, wenn du den Widerstand veränderst, 
ihn z.B. auf 100Ω oder 150Ω erhöhst. Das liegt an der besonderen 
Kennlinie einer LED (die ähnlich der einer Diode ist), weil an der 
weitgehend unabhängig vom Strom immer so rund 3V anliegen werden - ob 
durch die 1mA, 5mA oder 20mA fließen. Sie verhält sich praktisch wie ein 
sich selbst verändernder Widerstand, der dafür sorgt, dass fast immer 
die selbes Spannung an ihm ('Ersatzwiderstand' der LED) anliegt.

Tschombes schrieb:
> Es soll eine LED mit 3,2V (20mA) betrieben werden.

Die Aussage müsste lauten:
Es soll eine LED mit 20mA betrieben werden, es wird sich dann an der LED 
eine Spannung von ca. 3.2V einstellen. Ca. 3.2V, weil es auch 2.9V sein 
können, wie du ja an deinem Exemplar selbst gemessen hast.
Damit bestimmst du dann, wie du es oben fast richtig getan hast, den 
Vorwiderstand zu 75Ω. Ich habe mit den Werten übrigens 65Ω errechnet ...
Mit den 2.9V sind es dann aber wieder 75Ω richtig.
Das ist aber auch nicht schlimm, es fließt dann ev.etwas weniger durch 
die LED und den Helligkeitsunterschied wird man kaum bemerken.
Probiere einfach ein paar Werte aus: 68Ω, 75Ω, 82Ω, 100Ω und beobachte.

HildeK schrieb:
> 75Ω * 0.5µA 37µV
  75Ω * 0.5µA = 37µV!
              ^

Stell dir vor du hast einen Wasserkreislauf:

Pumpe ... Spannungsquelle
Engstelle ... Widerstand
Ventil ... Schalter

Wassermenge ... Strom
Wasserdruck ... Spannung

Wenn du nun irgendwo ein Ventil zumachst, baut sich am Ventil auch der 
Pumpendruck auf, egal ob vorher eine Engstelle da ist oder nicht.

Hallo HildeK,

danke auch Dir für deinen ausführlichen Text! Sowas hilft mir sehr!

Ja Du hast recht, laut Rechnung kommen 65Ohm raus - ich habe 75 
genommen, weil ich diesen Widerstand in meiner Kiste hatte. Weiss gar 
nicht, ob es 65 auch gibt. Habe gelesen, man kann/soll halt immer das 
nächst mögliche nehmen.

Ich ging jetzt aber auch davon aus, dass wenn ich beispielsweise einen 
150 Ohm Widerstand verwende, die LED wesentlich dunkler wird. Das sie 
sich quasi selbst regelt wie Du sagst wusste ich auch noch nicht.

Muss ich mal testen.

Tschombes schrieb:
> Ich ging jetzt aber auch davon aus, dass wenn ich beispielsweise einen
> 150 Ohm Widerstand verwende, die LED wesentlich dunkler wird.

Sie wird dann weniger als die Hälfte der "Lichtmenge" bringen wie mit 65 
Ohm.
Nur ist das für dein Auge kein so großer Unterschied weil dein Auge 
Lichtstärken annähernd logarithmisch erfasst.

Ja ist doch alles etwas verwirrend. Ohne es jetzt ausprobiert zu haben - 
liege ich mit meiner Vermutung richtig, dass bei einem 150Ohm Widerstand 
die Spannung an der LED dann nicht mehr 2,9 sondern lediglich noch 1,5V 
betragen würde?

Das wäre das, was ich vermutet hätte - widerspräche aber jetzt der 
Aussage von HildeK ... --> Zitat:


"Die wird übrigens nur wenig anders, wenn du den Widerstand veränderst,
ihn z.B. auf 100Ω oder 150Ω erhöhst. Das liegt an der besonderen
Kennlinie einer LED (die ähnlich der einer Diode ist), weil an der
weitgehend unabhängig vom Strom immer so rund 3V anliegen werden - ob
durch die 1mA, 5mA oder 20mA fließen. Sie verhält sich praktisch wie ein
sich selbst verändernder Widerstand, der dafür sorgt, dass fast immer
die selbes Spannung an ihm ('Ersatzwiderstand' der LED) anliegt."

Tschombes schrieb:

> Ja ist doch alles etwas verwirrend.

Ja :)

> Ohne es jetzt ausprobiert zu haben - liege ich mit
> meiner Vermutung richtig, dass bei einem 150Ohm
> Widerstand die Spannung an der LED dann nicht mehr 2,9
> sondern lediglich noch 1,5V betragen würde?

Nein. Die Spannung ist dann vielleicht 2.8V oder so.

Ein (käuflicher) Widerstand ist in guter Näherung ein
OHMscher Widerstand; da gilt U ~ I.

Eine LED ist kein OHMscher Widerstand; Spannung und
Strom sind nicht proportional.

Und wieso würde die LED dann aber nur noch die Hälfte der Lichtmenge 
bringen, wenn sich die Spannung quasi nicht verändert?

Weil sich nur die Stromstärke verändert? Ist das die richtige Antwort?

Tschombes schrieb:
> Weil sich nur die Stromstärke verändert? Ist das die richtige Antwort?

Ja!

Tschombes schrieb:
> Das sie
> sich quasi selbst regelt wie Du sagst wusste ich auch noch nicht.

Sie 'regelt' nur die Spannung quasi selbst. Aber da der Strom durch den 
größeren Widerstand kleiner wird, nimmt sie auch entsprechend weniger 
Leistung auf, was wiederum weniger Lichtleistung heißt. Ungefähr kann 
man sagen: Licht ist proportional zum Strom (solange du sie mit 
vernünftigen Strömen betreibst).
Nur, wie oben schon gesagt, z.B. die halbe Lichtleistung zwar ein wenig 
dunkler erscheint, aber eben fürs Auge nicht bloß die Hälfte ist.

Man könnte auch sinnvolles Deutsch schreiben:

HildeK schrieb:
> Nur, wie oben schon gesagt, z.B. die halbe Lichtleistung zwar ein wenig
> dunkler erscheint, aber eben fürs Auge nicht bloß die Hälfte ist.

Also nochmal:
Nur, wie oben schon gesagt, wird z.B. die halbe Lichtleistung ein wenig 
dunkler erscheinen, für das Auge ist es aber nicht 'halb so hell'!