Über die Formel für den Spannungsreduzierungswiderstand

Widerstände werden hauptsächlich verwendet, um den Stromfluss in einem Schaltkreis zu begrenzen, aber sie dienen auch dazu, Eingangsspannungen zu reduzieren. Bei einer solchen Kapazität nehmen sie eine Eingangsspannung und teilen sie in zwei oder mehr Ausgangsspannungen, die proportional zum Widerstand sind. Widerstände werden deshalb auch als Spannungsteiler bezeichnet.

Ein Widerstand ist ein elektrisches Bauteil, dessen Strom I proportional zu einer Spannung V ist. Die Proportionalitätskonstante ist R, der Widerstand. Ein linearer Widerstand gehorcht dem Ohmschen Gesetz V = IR.

Widerstände werden in Reihe oder parallel zu Schaltungen hinzugefügt. Bei Spannungsteilerschaltungen werden sie in Reihe geschaltet. Widerstände bilden eine Reihenschaltung, wenn sie nebeneinander angeordnet sind. Sie teilen alle den gleichen Strom, aber die Eingangsspannung wird unter ihnen aufgeteilt, abhängig vom Wert jedes einzelnen Widerstands. Die Schaltung fungiert daher als Spannungsreduzierer, wenn eine Ausgangsspannung als Eingang für eine andere Schaltung oder ein anderes Gerät verwendet wird.

Um einen Spannungsteiler zu entwerfen, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, auf wie viel Spannung die Stromquelle reduziert werden muss. Wenn Sie dies wissen, verwenden Sie die Spannungsteilerformel, um eine geeignete Reihenschaltung zu entwerfen.

Für eine Reihenschaltung mit zwei Widerständen gilt Vin = V1 + V2. Der Gesamtwiderstand wird ermittelt, indem jeder Widerstand direkt addiert wird. Der Strom I ist für jeden von ihnen gleich. Das Ersetzen von Vin durch das Ohmsche Gesetz ergibt Vin = IR1 + IR2 = I*(R1 + R2). Daher I = Vin/(R1 + R2).

Die Kombination des Ohmschen Gesetzes mit der obigen Gleichung für I ergibt Vout = V2 = IR2 = (Vin/(R1 + R2))_R2. Daher Vout = R2_Vin/(R1 + R2). Vout ist eine Spannungsreduktionswiderstandsformel, die allgemein als Spannungsteilerformel bekannt ist.

Zwei Widerstände sind in Reihe geschaltet, mit R1 = 10 Ohm und R2 = 100 Ohm. Sie sind an eine 1,5-Volt-Batterie angeschlossen. Um die Ausgangsspannung zu ermitteln, verwenden Sie Vout = (100 Ohm) (1,5 Volt)/(10 Ohm + 100 Ohm) = 1,3 Volt. Testen Sie die Schaltung, indem Sie sie aufbauen und mit einem Multimeter die Ausgangsspannung messen.

Sie erhalten eine 9-Volt-Batterie und Sie müssen ungefähr 6 Volt vom Ausgang haben. Angenommen, R1 hat 330 Ohm. Verwenden Sie die Spannungsteilergleichung, um herauszufinden, was R2 sein sollte. Mit der Formel für Vout muss R2 etwa 825 Ohm betragen. Wenn 825-800 Ohm nicht gefunden werden können und keine Präzision erforderlich ist, ersetzen Sie einen Widerstand von 10 bis 20 Prozent des erforderlichen Wertes.

Verwenden Sie einen Online-Widerstandsrechner, um die Widerstandswerte für die Spannungsteilerschaltung zu ermitteln. Alle Widerstände in Reihe miteinander teilen den gleichen Strom, teilen aber die Eingangsspannung. Üben Sie, indem Sie drei oder vier Widerstände miteinander verdrahten und dann mit einem Multimeter die Spannung an jedem von ihnen messen.