Grenzen von Bauteilen: der Vorwiderstand
Bauteile haben Betriebsgrenzen. Eine LED braucht einen Vorwiderstand, den du berechnen kannst.
Das lernst du heute
- Ich weiß, was Betriebsgrenzen sind.
- Ich kann einen Vorwiderstand berechnen.
- Ich kann einen passenden Normwert wählen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Einfache Schaltungen verstehen
Jedes Bauteil hat Grenzen, innerhalb derer es sicher arbeitet. Eine LED verträgt nur einen kleinen Strom, meist etwa 20 Milliampere. Ohne Schutz wird der Strom zu groß, und die LED geht kaputt. Darum schaltet man einen Vorwiderstand in Reihe. Er nimmt die überschüssige Spannung auf. Man berechnet ihn mit der Formel R = (Uges − ULED) : I. Beispiel: Die Batterie hat 4,5 V, die LED braucht 2 V und 0,020 A. Dann ist R = (4,5 − 2) : 0,020 = 125 Ω. Widerstände gibt es nur in Normwerten. Man wählt den nächsthöheren Wert, hier 150 Ω. Ein größerer Widerstand ist sicherer als ein kleinerer, die LED leuchtet dann nur etwas schwächer.
| Größe | Zeichen | Einheit |
|---|---|---|
| Spannung | U | Volt (V) |
| Strom | I | Ampere (A) |
| Widerstand | R | Ohm (Ω) |
| Vorwiderstand | R = (Uges − ULED) : I | Ohm (Ω) |
Den Vorwiderstand berechnen
- Gegeben: Uges = 4,5 V, ULED = 2 V, I = 0,020 A.
- Unterschied der Spannungen: 4,5 V − 2 V = 2,5 V.
- Teile durch den Strom: 2,5 V : 0,020 A = 125 Ω.
- Wähle den nächsthöheren Normwert: 150 Ω.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Die LED verträgt wenig Strom.
Der Widerstand schützt sie.
Nächsthöherer Wert ist sicher.
Ein Beispiel
Jana will eine LED an 6 V betreiben. Die LED braucht 2 V und 0,020 A. Sie rechnet R = 4 V : 0,020 A = 200 Ω. Der nächsthöhere Normwert ist 220 Ω.
Schritt für Schritt
Schritt für Schritt rechnen.
- Spannung der LED von der Batteriespannung abziehen.
- Strom in Ampere umrechnen.
- Teilen.
- Normwert wählen.
Mit einem Bild erklärt
| Schritt | Rechnung (4,5 V, 2 V, 0,020 A) |
|---|---|
| 1 | 4,5 − 2 = 2,5 |
| 2 | 2,5 : 0,020 = 125 |
| 3 | Normwert wählen: 150 Ω |
Zur Grundlage zurück
- Einfache Schaltungen verstehen – Du kennst schon Reihenschaltungen.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Eine LED (2 V, 0,020 A) hängt an 4,5 V. Wie groß ist der Vorwiderstand in Ω?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne zuerst 4,5 − 2.
Lösung ansehen
Lösung: 125
(4,5 − 2) : 0,020 = 2,5 : 0,020 = 125 Ω.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine LED (3 V, 0,020 A) hängt an 9 V. Wie groß ist der Vorwiderstand in Ω?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne zuerst 9 − 3.
Lösung ansehen
Lösung: 300
(9 − 3) : 0,020 = 6 : 0,020 = 300 Ω. Als Normwert wählt man 330 Ω.
Tipp: Rechne den Strom immer in Ampere. 20 mA sind 0,020 A.
Merksatz: Der Vorwiderstand schützt die LED. Er wird mit R = (Uges − ULED) : I berechnet.
Typischer Fehler: Viele wählen den nächstkleineren Normwert. Dann fließt zu viel Strom. Man wählt den nächsthöheren.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Frage 1 Eine LED (2 V, 0,010 A) hängt an 6 V. Wie groß ist der Vorwiderstand in Ω?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 6 − 2.
Lösung ansehen
Lösung: 400
(6 − 2) : 0,010 = 4 : 0,010 = 400 Ω. Als Normwert wählt man 470 Ω.
Lösung ansehen
Lösung: Er begrenzt den Strom, damit sie nicht zerstört wird.
Lösung ansehen
Lösung: 150 Ω
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt
Lösung ansehen
Lösung: Sie kann durchbrennen.
Geschafft
Betriebsgrenzen dürfen nicht überschritten werden. Der Vorwiderstand begrenzt den Strom auf einen sicheren Wert.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
Übungsheft Elektrische Schaltungen
Kurz erklärt, 41 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.
Das Heft ist für alle kostenlos – auch wenn gerade kein Geld dafür da ist. Wer es einrichten kann, unterstützt DYS+ Campus mit einem selbst gewählten Betrag. Freiwillig unterstützen