Grundsätzliche Frage zum Verstehen von Elektrotechnik

[DerHenne05]

Hallo und vielen Dank für die Aufnahme in eurem Forum.
Meine Frage bezieht sich auf eine grundsätzliche Verständnisfrage der Elektrotechnik. Die Schaltung ist total simple.
Ich schließe eine LED an einen Akku. Ist jetzt die Spannung des Akkus zu hoch brennt mir die LED durch. Hänge ich einen entsprechenden Vorwiderstand dazwischen fällt die überschüssige Spannung am Widerstand ab, die LED zieht sich den Strom, den sie benötigt und leuchtet.
Über die angegebene Kapazität des Akkus in Amperstunden könnte ich jetzt ausrechnen, wie lange die LED leuchtet. So zumindest verstehe ich es.
Wenn ich jetzt den Vorwiderstand erhöhe kann die LED nicht mehr ausreichend Strom ziehen und leuchtet schwächer. Wenn ich jetzt in meiner Simulationssoftware den Stromfluss vor dem Vorwiderstand, nach dem Vorwiderstand und nach Vorwiderstand und LED Messe, so bekomme ich überall den selben Wert angezeigt. Also egal wo gemessen, im gesamten System fließt ein bestimmter Strom. Was ja dann im Umkehrschluss bedeuten müsste, dass die LED zwar schwächer aber länger leuchtet. Also je höher der Vorwiderstand desto mehr Energie sparen ich?
Ist es aber nicht so, dass bei Erhöhung des Vorwiderstandes der Strom, der bei der LED nicht mehr ankommt, an Wärme im Widerstand verloren geht und ich letztlich doch keine Energie spare? Jedoch müsste mir ja dann auch das Ampermeter vor dem Vorwiderstand einen höheren Wert anzeigen als nach dem Vorwiderstand.

Ich freue mich über jede Erklärung eurerseits und bedanke mich hierfür schon mal im Voraus.

Grüße
Henrik

 

[sko]

Denkfehler!
Der Strom ist überall gleich, es ist ja ein "Stromkreis"!
Wenn Du in dem Kreis LED/Vorwiderstand/Akku 1A misst und der Akku 1Ah hat, leuchtet die LED 1h.
Fließen nur 0,001A reicht die Kapazität für 1000h!

Ciao
Stefan

 

[eFuchsi]

Wenn es um derart grundlegende Dinge geht, würde ich nicht mit einer LED, sondern mit einer Glühlampe (oder einen Widerständen) beginnen, bis die Grundlagen eine Stromkreises, das ohmsche Gesetz usw. verstanden werden.

LED haben ihre eigene Kennlinie, und regeln den Strom in einem gewissen Bereich selber. Das könnte einen Laien ziemlich verwirren.

Jedoch müsste mir ja dann auch das Ampermeter vor dem Vorwiderstand einen höheren Wert anzeigen als nach dem Vorwiderstand.

Nein. Der Strom in einem geschlossenen Stromkreis ist überall gleich.

 

[Octavian1977]

Mit einem Vorwiderstand sparst Du schon Energie insgesamt, nur sinkt die Effizienz.

Mit halber Energie bekommst Du dann eben nicht die halbe Lichtmenge sondern nur ein Viertel, da die Hälfte der Energie am Widerstand in Wärme umgesetzt wird.

 

[TechnikerBW]

Mit einem Vorwiderstand sparst Du schon Energie insgesamt, nur sinkt die Effizienz.

Mit halber Energie bekommst Du dann eben nicht die halbe Lichtmenge sondern nur ein Viertel, da die Hälfte der Energie am Widerstand in Wärme umgesetzt wird.

Bitte erklär uns, wie man mit einem Vorwiderstand Energie spart?

 

[Octavian1977]

Das Beispiel ist in der Hinsicht mit LED etwas unglücklich, da sich diese halt nicht so ganz linear verhält aber für die Frage hier wollen wir das einfach mal annehmen und die LED als einfach Lichtquelle annehmen.

Wenn Du ohne Vorwiderstand arbeitest brauchst Du mehr Energie als ohne das sollte doch wohl klar sein.

 

[patois]

Es ist interessant zu sehen, wie manche Leute wieder zurückrudern, wenn sie bei "Ungenauigkeiten" ertappt werden.

 

[DerHenne05]

Vielen Dank für eure Antworten.
Was mich verwirrt ist, dass es heißt, ein Widerstand ist kein Verbraucher aber eigentlich wird doch eine Energieform in eine andere umgewandelt. Beim Widerstand eben Strom in Wärme.
Und wieso fließt im gesamten Stromkreis der gleiche Strom, wenn doch an Verbrauchern Energie umgewandelt und "verbraucht" wird. Müsste doch nach dem Verbraucher weniger sein.

 

[sko]

Das ist kein Gartenschlauch bei dem aus jedem Abgang ein Teil des Wassers austritt!

Ciao
Stefan

 

[sgssn]

Hallo
"Und wieso fließt im gesamten Stromkreis der gleiche Strom, wenn doch an Verbrauchern Energie umgewandelt und "verbraucht" wird. Müsste doch nach dem Verbraucher weniger sein."

Ja, das ist so, dass im ganzen Stromkreis der gleiche Strom fliesst. Wenn du in ein Wassserrohr ein Drosselventil einbaust, ist das so was wie ein Widerstand, dann fliesst ja auch im ganzen Wasserrohr das Wasser langsamer. Was an dem elektrischen Widerstand abfällt, ist die Spannung, so, wie man bei einem Wasser-Drosselventil, Druck verliert. Der Wasserdruck ist das Äqulalent zur elektrischen Spannung. die Elketrische Spannung ist sowas wie ne Kraft, die die Elektronen bewegt.

Gruß
Gerhard

 

[iidenkidesuka]

Die Spannung U ist durch den Akku vorgegeben.
Der Strom I ist Spannung durch Widerstand R. Wenn Widerstände hintereinander geschaltet werden, dann werden die einzelnen Widerstände addiert.

Nehmen wir wie efuchi vorschlägt mal eine alte Fahrradglühbirne mit Angabe 6 V, 3 Watt. Die hat einen Widerstand von 12 Ohm (R = U²/I). Nehmen wir dazu einen Akku von 12 Volt.

Schließt Du die Lampe alleine an, fließen (I = U / R): 12 V / 12 Ohm = 1 A. Du verbrauchst (P = U * I) 12 V * 1 A = 12 W.
Die Lampe wird sehr helle leuchten, aber nicht lange, denn sie brennt bald durch.
Nimmst Du einen Vorwiderstand von 12 Ohm, dann fließen (sowohl durch den Vorwiderstand wie durch die Lampe) 12 V / (12 + 12 Ohm) = 12/24 V/Ohm = 0,5 A. Die Lampe leuchtet normal und Du verbrauchst 12 V * 0,5 A = 6 W. Du "verbrauchst" also weniger Energie, aber trotzdem werden 3 W (unnötig) am Vorwiderstand in Wärme umgewandelt.
Wirtschaftlicher wäre es, gleich eine 6 Volt Spannungsquelle zu verwenden oder eine 12 V, 3 Watt Birne, die einen Widerstand von 24 Ohm hat. da hast Du das gleiche mit halben Verbrauch.

Bei einer LED ist es so, dass sie eine Schwellspannung hat, unterhalb derer sich gar nichts tut (Widerstand ist fast unendlich), dann steigt der Strom steil an (d.h. der Widerstand wird mit zunehmender Spannung kleiner) und dann geht sie kaputt. Bei welcher Spannung das ist, hängt von der Farbe und Bauart ab.
Bei Wikipedia gibt es eine typische Kennlinie:
Leuchtdiode – Wikipedia

Mit der Kennlinie und mit der Angabe des Stroms, den die LED aushält, kannst Du dann die zugehörige Spannung bestimmen und den benötigten Vorwiderstand ausrechnen. Aber auch hier gilt: Je näher dran die Spannungsquelle an der Betriebspannung ist, desto kleiner ist der Vorwiderstand und desto weniger Strom wird ohen Nutzen (Licht) verbraucht

 

[Octavian1977]

Der Strom ist die Menge an Elektronen die durch die Leitung fließen und kann somit nicht weniger werden in nur einer Leitung.
Da muß hinten rauskommen was vorne reinfließt.

Wenn Du Wasser durch eine Mühle schickst kommt hinter der Mühle auch nicht weniger Wasser raus, als vorne rein geht.

 

[DerHenne05]

Tolles Forum! So langsam steige ich dahinter. Spannung kann man sehen wie die Geschwindigkeit bzw. Druck von Wasser. Die Elektronen sind im Grunde die Wassermoleküle. Das Trägermedium der Energie. Beim Wasser werden durch die Sonne die Moleküle mit Energie geladen, gehen in einen gasförmigen Zustand über und regnen in den Bergen ab. Damit weiter weg vom Erdmittelpunkt und somit mit potenzieller Enerdie geladen. Am Mühlrad prallen sie sie gegen die Schaufeln, werden dadurch abgebremst und potenzielle Energie, wegen Aktion gleich Reaktion, wird in kinetische umgewandelt.
Im Stromkreis werden die Elektronen nicht verbraucht sondern die Energie, die sie transportieren.
Jeder Physiker schlägt sich jetzt wahrscheinlich die Hände über dem Kopf zusammen aber so leuchtet mir das Prinzip ein.

 

[Toby T.]

Jeder Physiker schlägt sich jetzt wahrscheinlich die Hände über dem Kopf zusammen

Nee, keine Sorge, da hatten wir hier schon gaaaaaaanz andere Themen & Kandidaten xD Wenn Dir dieser Vergleich hilft, ist doch alles ok.

 

[Elektrolehrling]

Vielen Dank für eure Antworten.
Was mich verwirrt ist, dass es heißt, ein Widerstand ist kein Verbraucher aber eigentlich wird doch eine Energieform in eine andere umgewandelt. Beim Widerstand eben Strom in Wärme.
Und wieso fließt im gesamten Stromkreis der gleiche Strom, wenn doch an Verbrauchern Energie umgewandelt und "verbraucht" wird. Müsste doch nach dem Verbraucher weniger sein.

In einer Reihenschaltung von ohmschen Widerstände fließt überall der gleiche Strom. Und die Gesamtspannung setzt sich aus den Teilspannungen zusammen. Das heißt hinter dem Widerstand sinkt die Spannung der Strom bleibt gleich. Die Leistung des oder der Widerstände bestimmen: Hier wird die Spannung die jeweils abfällt mit dem Strom multipliziert. Übrigens bei der Parallelschaltung liegt überall dieselbe Spannung an und der Gesamtstrom setzt sich aus den Teilströmen zusammen.