Das war's für heute.
Bis zum nächsten Mal.
Elektrischer Widerstand.
In der Elektronik sind Modellvorstellungen, Grundvorstellungen sehr wichtig,
dass man nicht im Formel Wust ertrinkt und die zahlreich vorhandenen Bauelemente
dann in Schaltungen, die ganz schnell komplex werden, auch sinnvoll verbauen kann.
Und eines dieser Modellvorstellungen, eine dieser Modellvorstellungen,
ist der bekannte Wasserfluss. Man stellt sich den Strom als Wasser vor, der in einem Rohrsystem fließt.
Die Rohre entsprechen natürlich den elektrischen Leitungen.
Und eines der häufigsten, vielleicht das häufigste, Bauelement, das in der Elektronik verwendet wird, ist der Widerstand.
Die sehen dann in der Regel so aus. Es gibt eine ganze Vielfalt an Erscheinungsformen.
Das sind die Kohle-Schicht-Widerstände, die am häufigsten in der Elektronik verwendet werden.
Und wie der Name schon suggeriert, setzt ein Widerstand dem Stromfluss genau das entgegen, nämlich einen Widerstand.
Wie kann man sich das jetzt vorstellen? Wir haben hier die Leitung. Ob da jetzt Wasser oder Strom fließt, ist egal.
Die hat einen gegebenen Querschnitt. Im rechten Bild genauso. Hier ist der gegebene Querschnitt.
Und einen Widerstand kann man sich jetzt hier vorstellen.
Im linken Bild als Tor, was den Querschnitt verkürzt, verringert.
Genauso dargestellt im rechten Bild, da ist der Querschnitt dauerhaft und, das ist wichtig, dauerhaft durch den Widerstand verringert.
Ist dann auch klar, dass das ein Modell ist, natürlich wird nicht der Leitungsquerschnitt verringert, das ist aber ein sinnvolles Modell, eine gute Vorstellung, weil was passiert, die Elektronen, also der Stromfluss besteht aus Elektronen, die kommen hier an, pro Querschnitt fließen so und so viele Elektronen durch und dann tauchen die, stoßen sie auf den Widerstand und kommen nicht mehr in gleicher Zahl weiter, das heißt, die stoßen hier
an.
Gegeneinander, es gibt sozusagen einen Elektronenstau und was passiert da?
Es entsteht Wärme,
so dass man direkt
ein anschauliches Verständnis zu einem wichtigen
Datum bei jedem Widerstand hat, nämlich der Leistungsangabe in Watt.
Ja, üblich im Hobbybereich, gerade im Hobbybereich, sind ein Viertel Watt
Widerstände, weil die eben im Spannungsbereich von 3 bis 9 Volt
in den allermeisten Fällen mit 1/4 Watt Leistungsabgabe oder Leistungsaufnahme
diese Vertragen auskommen. Solange man diese Modellvorstellungen als solche
begreift, sind sie sehr hilfreich und das Wassermodell, das findet man an allen
möglichen Stellen in der Elektronik.
Warum sind jetzt Widerstände so wichtig?
Ein typischer Anwendungsbereich, der ist hier abgebildet.
Eine Leuchtdiode,
eine Lampe, wenn Sie sie wollen,
die verdreht nur und so und so viel Spannung und so und so viel Strom. Ansonsten
brennt die durch.
Und sagen wir mal, wir haben eine Spannungsquelle von 9 Volt, die können Sie nicht direkt
mit der Diode verbinden, da fließt zu viel Strom, da leuchtet die einmal und das war's.
Das heißt, ja.
Die Werte von Strom und Spannung müssen so eingestellt werden, dass sie zum Bauteil passen und das leistet der Widerstand.
Der ist also so dimensioniert, dass im Falle der LED, der Leuchtdiode, 0,7 Volt an der Diode abfallen und der Rest, wenn wir mal 9 Volt haben, dann entsprechend 8,3 Volt hier an dem Vorwiderstand.
Deswegen nennt man den Vorwiderstand.
Obwohl er nicht mal davor stehen muss, das ist ein anderes Thema. Er regelt die Parameter für die eigentlichen Bauteile, in Anführungsstrichen, so, dass sie eben passen.
Diese Vorstellung, dass der Widerstand dem Wasser- oder Stromfluss entgegenwirkt, indem
man den Leitungsquerschnitt verkürzt, das lässt sich auch in einer Animation ganz gut
visualisieren.
Starten wir das mal.
Sie sehen hier im linken Bild einen 1 Kiloohm-Widerstand und im rechten Bild
330 Ohm. Das heißt, dass im linken Bild haben wir einen größeren Widerstand
dem Stromfluss gegenüber, was durch einen langsameren Elektronenfluss hier
wieder visualisiert wurde und rechts mit dem 330 Ohm fließen die Elektronen
weniger behindert durch die Leitung. Solange man also weiß, das ist nur ein
Modellvorstellung.
Ist man damit für das Verständnis sehr gut bedient.
In der Praxis gibt es eine riesige Fülle von verschiedenen Widerständen, sowohl was
die Widerstandsart, Kohleschicht, Metallschicht, Widerstände usw. usf. als auch deren Werte
angeht.
Jetzt sind die Dimensionen der Bauteile oftmals so klein, dass drucktechnisch die
der Widerstandswerte nicht einfach drauf gedruckt werden kann.
Manchmal ist das der Fall, auch bei anderen Bauteilen, allerdings sind die
Aufdrucke dann so klein, da brauchen sie eine Lupe.
Man hat sich aus praktischen Gründen für eine Farbkodierung entschieden
und da ist es wichtig, dass man den Toleranzring immer rechts hält.
In der Abbildung sehen Sie einen braunen und einen goldenen Toleranzring.
Die Toleranzen, wie der Name schon suggeriert, geben die Genauigkeit des jeweiligen Wertes innerhalb der Baugruppe an.
Wenn Sie also einen 1% Toleranzwiderstand haben und Sie haben 100 Ohm, dann bewegt er sich vom tatsächlichen Wert zwischen 99 und 101 Ohm.
Es ist auch klar, je weniger Toleranz, desto teurer das Bauteil.
Üblich sind 5 und 10% Toleranzwerte bei
Kohleschichtwiderständen, die Sie so in jedem Sammelkasten finden.
Mit diesem Toleranzring auf der rechten Seite ausgerichtet
haben Sie von links beginnen zwei oder drei
Ringe, je nachdem, wie die Zahl
konstruiert ist.
Die ersten zwei oder drei Ringe sind immer die Ziffer und der letzte Ring
vor der Toleranz ist der Multiplikator als Zehnerpotenz.
Hier mal im Beispiel.
Toleranz-Ring rechts ausgerichtet. Den blenden wir mal aus. Wir haben es mit vier
Ringen zu tun. Das heißt drei Ringe für Zahlen, ein Ring für Toleranz. Erster Ring
und dann gibt es dann so Farbtabellen. Ist gelb. Gelb ist eine 4. Wir schreiben einfach die 4 hin.
Dann haben wir Lila. Lila ist die 7. Einfach 7 hinschreiben.
Schwarz ist die 0. Die 0 hinschreiben und dann kommt der letzte Ring vor der
Toleranz. Das ist der Multiplikator.
Orange ist eine 3. 10 hoch 3. Dafür steht das. Also 3 Nullen dranhängen.
4 7 Nullen haben wir hingeschrieben. 3 Nullen dranhängen. 470.000 Ohm oder 470 Kilo Ohm.
So liest man das. Beim zweiten Beispiel, der Toleranzring. Hier Gold, also 5%.
Plus Minus rechts ausgerichtet. Wir können ihn jetzt ausblenden.
Es gibt 3 Ringe, d.h. 2 Ringe für die Ziffern, 1 für den Multiplikator.
Gehen wir durch. Blau ist die 6. Schreiben wir die 6 hin.
Dann grau ist die 8. Schreiben wir die 8 hin. Und dann sind wir an dem letzten Ring vor dem Toleranzring.
Der ist rot, 2, also 10 hoch 2, also 100, also 2 Nullen dran packen.
6,8 Nullen 0, 6.800 Ohm oder 6,8 Kilo Ohm.
In der Praxis ist es so, dass die Farben nicht immer so hundertprozentig auseinanderzuhalten sind.
Der sichere Weg, den tatsächlichen Widerstandswert, des Widerstands, den sie gerade in der Hand halten,
zu bestimmen ist, sie messen den mit dem Messgerät nach.
Da gibt es eine Einstellung "Widerstand", da stellen sie das Messgerät drauf ein, halten die beiden Fühler an das linke und das rechte Ende.
des Widerstands und dann zeigt er ihnen den genauen Wert an.
Neben dem Ablesen des Wertes
ist noch zu erwähnen, dass Widerstände nicht in beliebigen Werten vorliegen,
sondern in sogenannten E-Reihen.
Die E-Reihen
geben an, in wie viele Einzelwerte
eine Dekade, also eine Zehnerpotenz,
eingeteilt wird.
Das heißt E3.
Teilt die Werte 1 bis 10 in drei Stufen ein. Deswegen gibt es auch nur drei Widerstandswerte in der E-Reihe, E3-Reihe, während jetzt E12 zum Beispiel die Skala 1 bis 10 entsprechend E12-Werte einteilt.
Sie haben also eine feinere Aufteilung. In der Praxis sind E12 und E24 am häufigsten. Nehmen wir mal
hier E12 her. Das heißt, Sie haben ein, ein, 1,2, 1,5 und so weiter bis 8,2 und alle Zehnerpotenzen bis zu einem gewissen Endgrad. Das heißt 100 Ohm, 120 Ohm, 150 Ohm, 680 Ohm, 820 Ohm, wenn Sie die Dekade 100 bis 1000 hernehmen oder 1 Kilo Ohm, 1,2 Kilo Ohm, 1,5 Kilo Ohm bis 8,2 Kilo Ohm, wenn Sie die
Dekade 100 bis 1000 hernehmen oder 1 Kilo Ohm, 2 Kilo Ohm, 1,5 Kilo Ohm, 1,2 Kilo Ohm bis 8,2 Kilo Ohm, 1,2 Kilo Ohm bis 8,2 Kilo Ohm.
Wenn Sie die 1000er Dekade hernehmen, 1000 bis 10.000 Ohm, wenn Sie also eine Schaltung entwickeln und theoretische Werte für Widerstände berechnen, dann schauen Sie in die E-Reihe, fragen sich, welche Leistung muss der Widerstand aushalten, welche Toleranz wollen Sie und wie genau wollen Sie an dem theoretisch berechneten Wert rankommen. Wenn das sehr genau sein muss,
dann schauen Sie in die E-Reihe, fragen Sie in die E-Reihe. Wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, fragen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie
in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Reihe, wenn das sehr genau sein muss, dann schauen Sie in die E-Re
e
sprich in der Elektronik
hat jedes Baurental eine Toleranz und
das kommt da nicht auf die dritte Nachkommastelle an. Da muss man sich so ein bisschen dran gewöhnen, wenn man
jetzt vielleicht aus der Mathematik kommt, wo alles exakt ist, das ist in der Elektrotechnik
eher weniger so.
Das war's für heute.