LED Männchen „ Mister Ohm

LED Männchen „ Mister Ohm „
Mister Ohm ist eine Schaltung zur Erläuterung der Spannung in der Parallel- und Reihenschaltung von
Widerständen.
Eine LED ( Leuchtdiode ) benötigt eine Spannung von 1.7 V bis 2.4 V und einen maximalen Strom von 20 mA.
Wenn ihr jetzt wie bei Mister Ohm eine Spannung von 2 mal 1.5 V (also 3 V) habt, dann benötigt ihr ein
Bauelement das die „ überflüssige“ Spannung in Wärme umsetzt und dabei den Strom begrenzt. Hier kommt ein
Widerstand zum Einsatz. Braucht unsere LED eine Spannung von 2 V, bleibt 1 V übrig. Jetzt benötigen wir die
Gleichung von Herrn Ohm ( Ohmsches Gesetz ).
R=U/I
Das R in Ω ( Ohm ) steht für den Widerstand, das U in V ( Volt ) für die Spannung und das I in A ( Ampere ) für
den Strom. In unserem Rechenbeispiel sind die Spannung mit 1 V und ein Strom von 0.02 A (20 mA) gegeben.
Setzen wir diese Werte in die Gleichung ein, dann erhalten wir für den Widerstand einen Wert von 50 Ω (Ohm).
Da der Strom von 20 mA einen maximalen Wert darstellt, werden wir diesen kleiner wählen. 15 mA ist völlig
ausreichend. Wir setzen für die Spannung 1V und für den Strom 0,015 A (15 mA) in die obere Gleichung ein
und erhalten einen Wert für den Widerstand von 67 Ω ( Ohm ).
Da bei unseren Mister Ohm die Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen zum Einsatz kommen,
betrachten wir als erstes die Parallelschaltung die wie folgt für Mister Ohm berechnet wird.
R= 1/ ( 1/R4 + 1/R5)
Wenn wir jetzt für R4 und R5 20 Ω einsetzten, erhalten wir einen Widerstand von 10 Ω.
Da R2 in der Luft hängt, hat er nichts mit unserer Schaltung zu tun.
Für die Reihenschaltung von Widerständen gilt ganz einfach, alle Widerstände werden zusammen Addiert.
Somit rechnen wir R1 (20 Ω) + R3(47Ω) + unsere für die Parallelschaltung berechneten 10 Ω. Wir erhalten
einen Wert von 77Ω für den Widerstand. Bei 1V das die Widerstände in Wärme umwandeln müssen, fließt nach
dem ohmschen Gesetz ( R= U/I >> I= U/R ) ein Strom von 0.013A ( 13mA). Wenn wir die Spannung über
unsere Parallelschaltung von R4 und R5 messen, sollte nach U = R*I = 20Ω * 0.013A ein Wert von 0.26 V
(260mV) abgelesen werden.
Wollen wir die Spannung über R3 messen, ist ein Wert nach U = R*I = 47Ω * 0.013A von 0.611V zu erwarten.
Nehmen wir die Widerstände der Parallelschaltung dazu, also 47Ω + 10Ω = 57Ω, erhalten wir nach
U= R*I = 57Ω * 0.013A eine Spannung von 0.74 V und das sollte auch auf dem Messgerät abgelesen werden.
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