Das Ohmsche Gesetz ist eines der grundlegenden Konzepte der Elektrotechnik und beschreibt die Beziehung zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis. Es wurde von dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm im Jahr 1827 entdeckt und nach ihm benannt.
Das Gesetz besagt, dass der Strom durch einen Leiter proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Die mathematische Formel lautet:
I = U / R
Hierbei steht I für die Stromstärke in Ampere (A), U für die Spannung in Volt (V) und R für den Widerstand in Ohm (Ω). Das Ohmsche Gesetz gilt für alle elektrischen Leiter, unabhängig von ihrer Größe oder Form.
Um das Gesetz anzuwenden, muss man die Spannung und den Widerstand des Stromkreises kennen. Wenn man beispielsweise eine Spannung von 12 Volt an einen Widerstand von 4 Ohm anschließt, wird der Strom durch den Leiter berechnet als:
I = U / R = 12 V / 4 Ω = 3 A
Das Ohmsche Gesetz ist besonders wichtig, um elektrische Schaltungen zu entwerfen und zu analysieren. Es ermöglicht Ingenieuren und Technikern, die Leistung und Effizienz eines Stromkreises zu berechnen und zu optimieren.
Zusätzlich zum Ohmschen Gesetz gibt es noch andere wichtige Gesetze und Konzepte in der Elektrotechnik, wie beispielsweise das Kirchhoffsche Gesetz, das die Erhaltung der Energie in einem Stromkreis beschreibt, oder die Leistungsberechnung, die die Arbeit eines Stromkreises misst.
Für den Betrieb von Leuchtdioden an höheren Spannungen muss ein entsprechender Vorwiderstand verwendet werden. Um zu verhindern, dass die Leuchtdioden nicht oder genau einmal sehr sehr hell leuchten, kann man den Vorwiderstand mittels folgender kleinen Formel und eines Taschenrechners errechnen.
Dabei sind:
U - die Gleich-Spannung, an der die Dioden(n) betrieben werden sollen (in Volt)
N - Anzahl der Dioden, die hintereinander geschaltet werden sollen
R - der Vorwiderstand (in Ohm)
P - die Leistung, die im Vorwiderstand verbraucht wird (in Watt)
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Für Leuchtdioden mit ca. 3,2 V Betriebsspannung und ca. 20mA Stromverbrauch
Berechnung des Vorwiderstandes: R = (U - (N*3.2)) / 0.02
Berechnung der verbrauchten Leistung: P = (U-(N*3.2))* 0,02
wobei (N*3.2) <= U sein muss
Beispiel: U= 12V, Anzahl N= 2 (weisse, blaue, pink Leuchtdioden mit ca. 3,2V Spannung, und ca. 20 mA Strom)
Vorwidertand R = (12V - 6,4 V) / 0.02A = 280 Ohm
Leistung P = (12V - 6,4V) * 0.02A = 0.112 Watt
Man würde also einen Widerstand 280 Ohm mit mindestens 0.1 Watt verwenden. (270 Ohm / 1/8 Watt aus der Normreihe E12, besser 330 Ohm)
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Für Leuchtdioden mit ca. 2 V Betriebsspannung und ca. 20mA Stromverbrauch
Berechnung des Vorwiderstandes: R = (U - (N*2.0)) / 0.02
Berechnung der verbrauchten Leistung: P = (U-(N*2.0))* 0,02
wobei (N*2.0) <= U sein muss
Beispiel: U= 12V, Anzahl N= 4 (rote, gelbe, orange Leuchtdioden mit ca. 2V Spannung, und ca. 20 mA Strom)
Vorwiderstand R = (12V - 8 V) / 0.02A = 200 Ohm
Leistung P = (12V - 8V) * 0.02A = 0.08 Watt
Man würde also einen Widerstand 200 Ohm mit mindestens 0.08 Watt verwenden. (220 Ohm / 1/8 Watt aus der Normreihe E12)
Tipps:
- Sollten die Dioden zu dunkel oder zu hell leuchten, kann man den Widerstand verkleinern bzw. vergrößern
- ein Vorwiderstand von 10 - 20 Ohm sollte immer verwendet werden