Aus dem Kurs: IoT-Grundlagen für Entwickler:innen – Elektronik-Basiswissen

Widerstand und Ohmsches Gesetz im Überblick – Tutorial zu Arduino

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Widerstand und Ohmsches Gesetz im Überblick

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Im ersten Kapitel werde ich Ihnen die Grundlagen beibringen, um eine Schaltung zu verstehen. Wie beim Erlernen einer Programmiersprache oder anderen neuen, interessanten Dingen benötigt man ein kleines Basiswissen. Für die Elektronik ist dies das Ohmsche Gesetz und die Kirchhoffsche Regeln. Beginnen wir mit dem elektrischen Widerstand. Das Schaltbild hierzu sehen Sie abgebildet. Für den Widerstand wird das Formelzeichen R benutzt, die Einheit Ohm, als Symbol das griechische Omega. Die Spannung U liegt am Widerstand an. Sie wird in Volt gemessen und als Symbol wird V verwendet. Die Stromstärke I fließt durch den Widerstand. Dies ist mit dem Pfeil symbolisiert. Als Einheit wird Ampere verwendet und A als Symbol. Sind zwei Werte bekannt kann der dritte Wert berechnet werden. Ich merke mir die Grundformel U=RI anhand des Schweizer Kantons. Die Spannung U ergibt sich aus dem Widerstand R multipliziert mit der Stromstärke I. Kenne ich die Stromstärke und den Widerstand, dann kann ich die Spannung berechnen. Durch umstellen der Formel lassen sich die anderen Werte berechnen. R, indem man U durch I teilt, und die Stromstärke, indem man die Spannung durch den Widerstand teilt. Am besten zeige ich Ihnen dies anhand eines kleinen Rechenbeispiels. Die abgebildete Schaltung macht wenig Sinn, außer dass der Widerstand erwärmt wird oder durchbrennt. Für das Beispiel verwende ich einen 1-Kiloohm-Widerstand, der an 5 Volt angeschlossen ist. Wie hoch ist die Stromstärke, die durch den Widerstand fließt? Nehmen wir zunächst die Formel für die Berechnung der Stromstärke. I berechnet sich, indem die Spannung U durch den Widerstand R geteilt wird. Die Spannung ist 5 Volt und der Widerstand 1 Kiloohm bzw. 1.000 Ohm, was eineb Wert von 5 Milliampere für die Stromstärke ergibt. Die Frage ist nun, ob der Widerstand durchbrennt. Die senkt verwendeten Bauelement ab und die maximale Verlustleistung des Bauelements. Um dies herauszufinden, berechnen wir die Leistung. Als Formelzeichen und Symbol wird das P verwendet und die Einheit ist Watt. Multipliziert man die Spannung, die am Widerstand anliegt, und die Stromstärke, die durch ihn fließt, ergibt dies die Leistung. Für dieses Beispiel sind es 25 Milliwatt. Die Widerstände, mit denen ich die Schaltung im späteren Verlauf aufbauen werde, haben am eine Verlustleistung von 250 Milliwatt. Dem Widerstand mit 1 Kiloohm passiert nichts. Jedoch bei einem Widerstand unterhalb von 100 Ohm, der direkt an 5 Volt angeschlossen ist, kann dies kritisch werden, dann fließen 50 Milliampere und die Leistung ist dann 250 Milliwatt. Damit es das Ohmsche Gesetz und die Leistungsberechnung abgeschlossen. Für die Berechnung eines Vorwiderstands einer LED werden wir das Ohmsche Gesetz noch einmal benötigen.

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