Veränderliche Widerstände

Veränderliche Widerstände
1. Potentiometer
Hierfür wird ein Stück Material mit einem hohen
spezifischen Widerstand an den Enden kontaktiert und mit
einem ebenfalls kontaktiertem Schleifer versehen.
Das zu eine Lampe führende Kabel wird durchgeschnitten
und an S und E angeklemmt. Jetzt muss der Strom zur
Lampe vorher noch über S durch ein Stück des Materials
mit dem hohen Widerstand und kann dann über E zum
Verbraucher fließen.
Wenn S nach rechts geschoben wird, dann wird der R1
immer kleiner, die Lampe würde viel heller scheinen. Wird S
nach links geschoben, so wird der volle Widerstand des
Potentiometers zum Tragen kommen, hier wären es
1000Ohm. Im folgenden sollen 3 Zustände betrachtet
werden. A: Poti ist ganz links, B: Poti steht in der Mitte, C:
Poti ganz rechts.
Fall A: Die 5Watt-Lampe hat einen Widerstand von R=U2/P
= 24V2/5W = 115 Ohm. Der Poti hat bei Linksstellung
1000Ohm, damit lässt sich der Ersatzplan zeichnen. Jetzt
soll ermittelt werden, was von U und I noch an der Lampe
(R2 ankommt).
Wie üblich beginnt man mit dem aktuellen
Gesamtwiderstand der Schaltung.
R = R1+R2 = 1115Ohm. Nun folgt der Strom: I = U/R = 24V/1115Ohm = 0,022A. Das scheint sehr wenig, denn für den
regulären Betrieb der Lampe benötigt man: I = U/R = 24V/115Ohm = 0,21A.
Wie verhält sich die Spannung? U2 = R2*I = 115Ohm * 0,022A = 2,53V. Zur Erinnerung, die Lampe benötigt 24V. Mit so
wenig Strom und Spannung kann die Lampe auch nur wenig Leistung bringen: P=U*I = 2,53V*0,022A = 0,056W statt 5W!
Die Lampe wird also nur sehr schwach scheinen.
Dafür bekommt der Widerstand jetzt viel Spannung ab, nämlich die restlichen 21,47V. Da durch ihn der gleiche Strom
fließt, produziert der Widerstand eine Wärmeleistung von 21,47V * 0,022A = 0,47W. Je nach Bauart und Größe des
Widerstandes kann er dadurch sogar durchbrennen. Man muss daher immer unter der vom Hersteller vorgegebenen
Maximalleistung bleiben. Große Widerstände haben Kühlkörper zu Wärmeabgabe.
Berechne jetzt U und I der Lampe für die Fälle B und C. Fertige dazu beschriftete Pläne an. Für B gehen wir davon aus,
das dass Material sich linear verhält und genau in der Mitte auch nur noch den halben Widerstand hat. Rechne auch
nach, wie stark das Poti belastet wird.
Widerstände können sich abhängig von allem Möglichen verändern: Wir betrachten noch TDR und LDR
2. TDR Temperature Dependent Resistor
Das Symbol zeigt einen NTC, d.h. Je wärmer, desto kleiner R.
1. Beschreibe eine Möglichkeit, die Eckdaten eines solchen Widerstandes zu ermitteln.
2. Bei 20°C misst man 100Ohm, bei 30°C 120Ohm. Ist es ein NTC?
3. Zeichne einen Schaltplan, bei dem eine Lampe immer heller brennen soll je wärmer es wird.
4. Wo könnte so ein Bauteil zum Einsatz kommen?
5. Wie kann man damit Temperaturen messen?
3. LDR Light Dependent Resistor
Das Symbol zeigt einen LDR, d.h. Je heller, desto kleiner R.
6. Beschreibe eine Möglichkeit, die Eckdaten eines solchen Widerstandes zu ermitteln.
7. Zeichne einen Schaltplan, bei dem eine Lampe immer heller brennen soll je heller es wird.
8. Wo könnte so ein Bauteil zum Einsatz kommen?
9. Beschreibe die Funktion der Schaltung und fülle die Tabelle aus (ankreuzen)!
Zustand
dunkel und warm
hell und warm
dunkel und kalt
hell und kalt
Lampe brennt:
hell mittel kaum