Gleichrichter

Ein (Brücken)Gleichrichter besteht letztlich aus einer oder bis zu 4 Dioden, welche die Wechselspannung gleichrichten.


Ein Gleichrichter ist ein passives Bauteil, welches sich ähnlich wie eine Diode verhält. Es gibt auch gesteuerte Gleichrichter, die dann zu den aktiven Bauteilen zählen. Vor über 100 Jahren (1890, Stromkrieg) hat sich die Wechselspannung durchgesetzt. Möchte man jedoch diese Wechselspannung in Gleichspannung umwandeln, wie sie in elektronischen Geräten benötigt wird, wird ein Gleichrichter eingesetzt.

Im einfachsten Fall wird eine einzelne Diode als Gleichrichter verwendet. So kann jedoch nur eine Halbwelle, die pos. ODER die neg. „gleichgerichtet“ werden. Hier redet man dann von einer „Einweggleichrichtung“, eine jedoch etwas irreführende Bezeichnung. Sollen beide Halbwellen der Wechselspannung gleichgerichtet werden, wird ein sog. Brückengleichrichter verwendet. Hier spricht man dann von einer „Vollweggleichrichtung“, was ebenfalls eine etwas irreführende Bezeichnung ist. Dabei handelt es sich um 4 einzelne Dioden (in einem Gehäuse), dann spricht man von einem „Brückengleichrichter“. Machmal werden auch 4 einzelnde Dioden in einer Schaltung zu einem Brückengleichrichter verschaltet. Rein technisch ist beides das Gleiche. Lediglich die Gehäuseform unterscheidet sich. Vereinzelt kann man auch auf Gleichrichter mit 6 Dioden treffen. Diese können dann eine dreiphasige Wechselspannung gleichrichten. Sowas findet min z.B. in Industrieumrichter für Asynchronmotoren.

Vereinzelt werden in speziellen Schaltungen auch MosFET Transistoren, welche gesteuert werden, als Gleichrichterdioden eingesetzt. Auch Thyristoren können – ebenfalls gesteuert – als Gleichrichter eingesetzt werden. Dann handelt es sich um aktive Bauteile.

vor ca. 100 Jahren hat man natürlich noch keine modernen Siliziumhalbleiter gehabt. So wurden mechanische Gleichrichter verwendet. Eine Variante ist ein Rad, welches Kontakte an den Enden der Speichen hatte. Nach den mechanischen Gleichrichtern wurden elektrolytische entwickelt. Hier sind zwei Elektroden in einer Flüssigkeit getaucht. Als nächstes kamen die Quecksilberdampfgleichrichter, in denen Quecksilber kondensierte und sich an Anoden absetzte. Erst in den 1950er Jahren kamen die ersten Halbleitergleichrichter auf dem Markt, dabei ist z.B. der „Selengleichrichter“ zu nennen.

4 (einzelne) Dioden sind ein einem Gehäuse verschaltet und unter gebracht.Gleichrichter, Brückengleichrichter, BauformenGleichrichter, Symbol im Schaltbild
Prinzipaufbau des Brückengleichrichters. Kein Bild, sondern Textbeschreibung.Bauformen der diversen Gleichrichter.Schaltzeichen und Prinzipverschaltung.
Tabelle der Gleichrichter, Brückengleichrichter

Generell müssen die techn. Daten der Diode beachtet werden. Bei einem Brückengleichrichter ist in Klarschrift aufgedruckt, für welche Betriebsspannung dieser verwendet werden darf, und welche Stromstärke er bereit stellen kann.

Gleichrichter, Brückengleichrichter, Kurvenform der Spannungen
Kurvenverlauf. Bei der Vollweggleichrichtung, oder auch Brückengleichrichtung werden beide Halbwellen gleichgerichtet. Gleichgerichtet bedeutet also, auf gleiches Polarität gebracht. In dem obigen Beispiel wird also jede zweite (jede negative) Halbwelle nach oben geklappt. Welche Polarität das jeweils ist (Plus oder Minus) hängt davon ab, ob die Kathode oder die Anode der Dioden als Ausgang verwendet werden. Bei einer Einweggleichrichtung (also nur eine Diode statt 4 Stück in Brückenschaltung) wird nur die pos. ODER die neg. Halbkurve gleichgerichtet. Somit ist nur jede zweite Halbwelle vorhanden, da ja abwechselt bei der Wechselspannung eine pos. und eine neg. Halbwelle vorhanden ist.
Tabelle der Gleichrichter, Kurvenverlauf

Erläuterung zu den Kennlinien: aktuell keine weitere Erläuterung.

So, weiter möchte ich dieses Thema „Gleichrichter“ hier in den Grundlagen nicht ausführen 🙂

Induktivität (Spule)

Eine Induktivität ist eine Spule, die vielfältig eingesetzt werden kann. Bei einer Spule eilt der Strom der Spannung um 90 Grad nach.


Ähnlich kompliziert wie das Verhalten eines Kondensators ist das Verhalten einer Induktivität. Grundsätzlich verhält sich eine Induktivität (also eine Spule, ein Trafo) im Prinzip genauso wie ein Elko/Kondensator (Kapazität) an Wechselspannung – nur genau andersrum 🙂 Aber auch an Gleichspannung verhält sich die Induktivität (Spule) genau „andersrum“ als eine Kapazität (Elko/Kondensator).

Eine Induktivität, also eine Spule oder Trafo, ist ein sog. passives Bauteil. Das bedeutet, dass dieses Bauteil keine verstärkende und steuernde Wirkung eines Signales hat.

Eine Induktivität (Spule/Trafo) hat einen induktiven Blindwiderstand. Genauso wie der Elko/Kondensator (Kapazität) einen kapazitiven Blindwiderstand hat. Blindwiderstände treten nur an Wechselspannung auf, nicht an Gleichspannung. Und wie schon gesagt, es gibt Bauteile, die überhaupt keinen Blindwiderstand haben, sich also an Wechselspannung genauso verhalten wie an Gleichspannung. Bei einem „normalen“ ohmschen Widerstand ist das z.B. der Fall.

Eine Induktivität ist vom Prinzip her eine Konstruktion, bei der ein Draht – meist ein Kupferlackdraht – aufgewickelt ist. Das Material auf dem der Draht aufgewickelt ist, wird auch Spulenkörper genannt. Dieser muss nicht zwangsläufig elektrisch leitend sein. Er muss nichtmal zwangsläufig magnetisch leitend sein, also er muss nicht in der Lage sein, Magnetfeldlinien übertragen zu können. Manchmal werden Drähte (Wicklungen) einfach „nur so“ als Luftwicklung aufgewickelt (z.B. in der HF Empfangstechnik), oder eben auf einem Kunststoffträger. Auch dann gibt es eine induktive Wirkung!

Induktivitäten werden meistens auf einen ferritartigen Spulenkörper aufgewickelt, da dadurch die Induktivität (umso höher, umso mehr Energie kann gespeichert werden) erhöht wird. Solche Spulen werden z.B. in sog. Schaltnetzteilen verwendet. Induktivitäten können aber auch auf einen Eisenkern gewickelt werden. Dann haben Sie Eigenschaften, die für andere, meist niedrige Frequenzen (z.B. 50 Hz) von Vorteil sind.

Induktivitäten können auch als Trafos aufgebaut sein. Dann sind zwei oder mehr Spulen auf einem Ringkern, oder auf einen E-Kern aufgewickelt. Dabei haben die beiden Spulen unterschiedliche Windungszahlen, und so ergeben sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse. Die Windungszahlen verhalten sich wie die Spannungen an den Wicklungen.

Bauformen von Spulen.Schaltzeichen von Spulen.
Bauformen. Die verschiedenen Varianten einer Spule.Schaltzeichen. Sehr oft wird das rechte Symbol verwendet. Links oben ist eine reine Luftspule, darunter eine mit Kern, die Dritte ist eine per Schraubendreher veränderliche Induktivität, links unten ist per Hand veränderlich.
Tabelle der Spulen

Bei einer Spule/Trafo spielt in erster Linie die Induktivität (Formelzeichen H für Henry) eine Rolle. Natürlich hat auch eine Induktivität (Spule/Trafo) einen „reinen“, also ohmschen Widerstand. Er wird bestimmt durch den Drahtwiderstand.

Neben den „Ohmschen Widerstandswert“, gibt es weitere „Arten“ von Widerstandswerten. Denn jedes Bauteil hat einen Widerstandswert. Und da manche Bauteile sich an Wechselspannung anders verhalten als an Gleichspannung, spricht man auch vom sog. „Blindwiderstand„. Der Blindwiderstand(swert) ist also in Wechselspannungsschaltungen anzuwenden, also immer dort, wo ein Bauteil – z. B. eine Spule – eben nicht an „gleichmäßiger Gleichspannung“ betrieben wird.

Der Blindwiderstand(swert) einer Spule ist von der Frequenz abhängig. Umso höher die Frequenz, umso höher ist der Blindwiderstand. Das bedeutet, dass eine an Gleichspannung angeschlossene Spule grundsätzlich niederohmig ist, an Wechselspannung ist sie hochohmig. Dieser Umstand wird durch den „Blindwiderstand“ der Spule hervorgerufen. Immer wenn in einer (elektronischen/elektrischen) Schaltung das Wort „Blind….“ verwendet wird, bedeutet das, dass der Strom durch die Schaltung NICHT mit der Spannung in Phase ist. Spannung und Strom sind dann „phasenverschoben„.

Bei einer Induktivität eilt der Strom um 90 Grad phasenverschoben der Spannung nach.

Im Prinzip kann auch bei einer Spule der (Blind)Widerstand – wenn sie an Wechselspannung betrieben wird – nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden, indem man die…..

…..Spannung (Formelzeichen U, in Volt)

…..durch den

…..Strom (Formelzeichen I für Intensität, in Ampere).

…..teilt.

Das Ergebnis der Berechnung ist der Blindwiderstand (Formelzeichen XL, in Ohm).

Formel: XL = U / I (Blindwiderstand von L ( = Spannung durch Strom). Was der Buchstabe L abkürzt, konnte ich bisher nicht ermitteln. Offenbar kommt das „L“ von Leiter, oder Leiterquerschnitt.

Zurück zur Phasenverschiebung: Was bedeutet „nicht in Phase“? Bei einem reinen Widerstand haben wir bei einer gegebenen Spannung einen gegebenen Strom. Erhöhen wir nun die Spannung um z.B. 10 %, so steigt auch der Strom um 10 % an. Die Leistung steigt dann übrigens proportional an, denn Leistung (P in Watt) ist Spannung mal Strom. Bei 20 % mehr Spannung steigt auch der Strom um 20% an. Spannung und Strom sind in Phase, also NICHT zeitlich versetzt. Ist Spannung da, ist auch Strom da, und umgekehrt. Dieser Effekt kann z.B. an einer herkömmlichen Glühlampe beobachtet werden, denn sie verhält sich wie ein „(normaler) ohmscher Widerstand“.

Schaltet man eine Spule parallel (also ein Anschluss an Plus, ein Anschluss an Minus) an eine Gleichspannung(squelle), so fliesst zunächst sehr wenig Strom. Je nach Induktivität der Spule (die Induktivität beschreibt die Fähigkeit, Energie speichern zu können) steigt der Strom jedoch sehr bald (stark) an, bis er auf „Maximum“ ansteigt – dann ist die Spule gesättigt, und Ihr Widerstand ist extrem niederohmig, eben weil ein sehr großer Strom fliest, der nur durch den Drahwiderstand begrenzt wird. Jetzt ist ein Zeitpunkt gekommen, wo die Spule dringend vom Strom getrennt werden sollte 🙂

Aufladekurve von SpulenAufladekurve von Spulen.
Stromverlauf bei einer Spule, während der AufladungSpannungsverlauf bei einer Spule, während der Aufladung.
Tabelle einer Spule, Spannungsverlauf

Die beiden Diagramme oben zeigen; erst fliest wenig Strom, während die Spannung an der Spule recht hoch ist. Im Laufe der Zeit (t) wird der Strom immer größer und die Spannung (jeweils an der Spule) immer kleiner, weil sich die Spule immer weiter auflädt, in die Sättigung gerät, und dann nur noch der ohmsche Widerstand wirkt.

Doch wie lange, wie viel Zeit (t im Diagramm) nimmt der obige Vorgang in Anspruch? Nun, dies hängt im Prinzip nur von zwei Faktoren ab; 1.) wie niederohmig (also wie „kräftig“) ist die Spannungsquelle, und 2.) wie viel Induktivität (also wie viel Energie kann aufgenommen werden) hat die Spule.

So, weiter möchte ich dieses Thema „Induktivität / Spule“ hier in den Grundlagen nicht ausführen 🙂

Poti, Trimmer

Der Trimmer, bzw. das Poti (Potentiometer) ist ein veränderbarer Widerstand.


Ein Poti (Potentiometer) ist ein passives Bauteil. Es handelt sich um einen veränderlichen, also einstellbaren Widerstand. Dieses Bauteil wird auch als „Spannungsteiler“ bezeichnet. Ein Poti hat immer min. 3 Kontakte / Anschlüsse. Genauso der Trimmer. Bei mehr als 3 Anschlüssen sind Kontakte doppelt belegt, z.B. um Vorteile bei der Leiterbahnverlegung der gedruckten Schaltung (Platine) zu haben. Die Anschlüsse können mit 1, 2, und 3 bezeichnet sein, oder auch mit E (mögl.weise Eingang), mit A (möglicherweise Ausgang) und mit S (möglicherweise Schleifer).

Ein Poti bzw. Trimmer, also ein veränderbarer Widerstand, ist ein sog. passives Bauteil, wie oben bereits erwähnt. Das bedeutet, dass dieses Bauteil keine verstärkende und steuernde Wirkung eines Signales hat.

Genau die gleichen Eigenschaften hat ein „Trimmer“. Allerdings wird ein Trimmer zum einmaligen einstellen per Schraubendreher eingesetzt, z.B. zum Abgleich einer (Verstärker) Schaltung, oder Messschaltung. Ein „Poti“ dagegen wird per Handbedienung (z.B. Lautstärke….Helligkeit) eingesetzt.

Poti und Trimmer sind Kleinleistungsbauteile. Sie werden in der Elektronik in aller Regel nur für Ströme im uA bis max. im mA Bereich (Microampere = 1 Millionstel Ampere, Milliampere = 1 Tausendstel Ampere) eingesetzt. Nur in Spezialanwendungen werden sehr vereinzelt sog. „Leistungspotis / Leistungstrimmer“ eingesetzt.

Poti, TrimmerPoti, Trimmer, BauformenPoti, Trimmer, Schaltzeichen, Symbol
Prinzipaufbau. Mehrere Widerstände in Reihe geschaltet, die mit einem „Schleifer“ abgefahren werden können. Damit kann jeder Widerstandswert von 0 Ohm bis zum Gesamtwiderstand eingestellt werden.Bauformen. Oben links ein Poti, kombinierte Bedienung per Hand und Schraubendreher. Oben rechts ein Schieberegler, Handbedienung. Unten 3 verschiedene Trimmerausführungen, Bedienung per Schraubendreher.Schaltzeichen. Oben links ein Trimmer (Schraubendreher), oben rechts ein Poti (Handbedienung), unten mittig ebenfalls ein Poti (Handbedienung.
Tabelle der Potis, Trimmer, veränderbare Widerstände

Bei der Berechnung des Potis oder des Trimmers gelten die gleichen Gesetze, wie beim Widerstand. Hinzu kommen natürlich speziele Gesetze, die eine Parallelschaltung von Widerständen betrifft (belasteter Spannungsteiler).

Zu den Details (z.B. Berechnungen) kommen wir noch, wenn konkrete Schaltungen mit Trimmern und/oder Potis vorgestellt werden. 

So, weiter möchte ich dieses Thema „Poti / Trimmer“ hier in den Grundlagen nicht ausführen 🙂

Kapazität. Kondensator und Elko.

Kondensatoren sind eine Kapazität. Bei einem Kondensator eilt der Strom der Spannung um 90 Grad voraus.


Im Gegensatz zu einem Widerstand, was ja ein recht einfach zu verstehendes Bauteil ist, ist ein Kondensator ganz erheblich schwieriger zu verstehen. Ein Kondensator verhält sich an Gleichspannung ganz erheblich anders als an Wechselspannung. Diese Eigenschaft ist eine Besonderheit, und somit kein Nachteil.

Eine Kapazität, also ein Kondensator oder Elko, ist ein sog. passives Bauteil. Das bedeutet, dass dieses Bauteil keine verstärkende und steuernde Wirkung eines Signales hat.

Ein Kondensator ist vom Prinzip her eine Konstruktion, bei der zwei elektrisch leitende Flächen recht dicht gegenüberstehen. Diese Flächen sind aus Platzgründen oft aufgewickelt. Die Größe der Fläche (m2) bestimmt – neben anderen Dingen, wie z.B. der Abstand der beiden Flächen, und das Dielektrikum (Isolierschicht) die Kapazität des Kondensators. Ein Kondensator kann Gleichspannung – ähnlich wie ein Akku – speichern.

Technischer Aufbau KondensatorKondensator und ElkoKondenator und Elko als Schaltzeichen
Prinzipaufbau KondensatorBauformen Kondensator und ElkoSchaltzeichen Kondensator und Elko
Tabelle des Kondensators

Neben den sog. reinen Widerstandswert, der korrekterweise der sog. „Ohmsche Widerstandswert“ ist, gibt es weitere „Arten“ von Widerstandswerten. Denn jedes Bauteil hat einen Widerstandswert. Und da manche Bauteile sich an Wechselspannung anders verhalten als an Gleichspannung, spricht man auch vom sog. „Blindwiderstand„. Der Blindwiderstand(swert) ist also in Wechselspannungsschaltungen anzuwenden, also immer dort, wo ein Bauteil – z. B. ein Kondensator – eben nicht an „gleichmäßiger Gleichspannung“ betrieben wird.

Der Blindwiderstand(swert) eines Kondensators ist von der Frequenz abhängig. Umso höher die Frequenz, umso niedriger ist der Blindwiderstand. Das bedeutet, dass ein an Gleichspannung angeschlossener Kondensator grundsätzlich hochohmig ist, an Wechselspannung ist er niederohmig. Dieser Umstand wird durch den „Blindwiderstand“ des Kondensators hervorgerufen. Immer wenn in einer (elektronischen/elektrischen) Schaltung das Wort „Blind….“ verwendet wird, bedeutet das, dass der Strom durch die Schaltung NICHT mit der Spannung in Phase ist. Spannung und Strom sind dann „phasenverschoben„.

Bei einer Kapazität eilt der Strom um 90 Grad phasenverschoben der Spannung voraus.

Im Prinzip kann auch beim Kondensator der (Blind)Widerstand – wenn er an Wechselspannung betrieben wird – nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden, indem man die…..

…..Spannung (Formelzeichen U, in Volt)

…..durch den

…..Strom (Formelzeichen I für Intensität, in Ampere).

…..teilt.

Das Ergebnis der Berechnung ist der Blindwiderstand (Formelzeichen Xc, in Ohm).

Formel: XC = U / I (Blindwiderstand von C ( = Spannung durch Strom).

Speziell in einer Wechselspannungsschaltung können noch viele weitere Werte berechnet werden, und manchmal ist das sogar notwendig, und macht sogar Spaß 🙂 Auch dazu später mehr. Bedenken Sie bitte, dass in praktisch jeder elektronischen Schaltung für einen Kondensator (normalerweise) Wechselspannungsverhältnisse herschen – auch wenn die Schaltung selber mit Gleichspannung betrieben wird.

Zurück zur Phasenverschiebung: Was bedeutet „nicht in Phase“? Bei einem reinen Widerstand haben wir bei einer gegebenen Spannung einen gegebenen Strom. Erhöhen wir nun die Spannung um z.B. 10 %, so steigt auch der Strom um 10 % an. Die Leistung steigt dann übrigens proportional (linear) an, denn Leistung (P in Watt) ist Spannung mal Strom. Bei 20 % mehr Spannung steigt auch der Strom um 20% an. Spannung und Strom sind in Phase, also NICHT zeitlich versetzt. Ist Spannung da, ist auch Strom da, und umgekehrt. Dieser Effekt kann z.B. an einer herkömmlichen Glühlampe beobachtet werden, denn sie verhält sich wie ein „(normaler) ohmscher Widerstand“.

Schaltet man einen Kondensator parallel (also ein Anschluss an Plus, ein Anschluss an Minus) an eine Gleichspannung(squelle), so fliesst zunächst sehr viel Strom. Je nach Kapazität des Kondensators (die Kapazität beschreibt die Fähigkeit, Energie speichern zu können) sinkt der Strom jedoch sehr bald ab, bis er auf „Null“ abfällt – dann ist der Kondensator aufgeladen, und sein Widerstand ist extrem hochohmig, eben weil kein Strom mehr fliest.

Aufladung KondensatorAufladung Kondensator
Stromverlauf beim Kondensator, während der AufladungSpannungsverlauf beim Kondensator, während der Aufladung.
Weitere Tabelle des Kondensators

Die beiden Diagramme oben zeigen; erst fliest viel Strom, während die Spannung am Kondensator bei Null liegt. Im Laufe der Zeit (t) wird der Strom immer kleiner und die Spannung (jeweils am Kondensator) immer größer, weil sich der Kondensator immer weiter auflädt.

Doch wie lange, wie viel Zeit (t im Diagramm) nimmt der obige Vorgang in Anspruch? Nun, dies hängt im Prinzip nur von zwei Faktoren ab; 1.) wie niederohmig (also wie „kräftig“) ist die Spannungsquelle, und 2.) wie viel Kapazität (also wie viel Energie kann aufgenommen werden) hat der Kondensator.

Kondensatoren mit sehr hoher Kapazität werden übrigens auch Elkos genannt. Dabei handelt es sich um die Kurzform von Elektrolytkondensator. Im Gegensatz zu einem Kondensator ist ein Elko gepolt, muss also „richtig“ gepolt werden. Er – der Elko – hat auch nicht einfach nur zwei Platten, sondern er hat eine Anode, die aus einem bestimmten Metall besteht, oder mit einer Legierung beschichtet ist. Weiterhin ist ein (gelartiges/flüssiges) Dielektrikum enthalten, welches die Kathode darstellt. Anode und Kathode sind dann also die zwei Anschlüsse.

Ein Elko altert, das Dielektrikum verflüchtigt sich, der Kondensator verliert Kapazität. Dies führt oft dazu, das elektronische Schaltungen nach Jahren nicht mehr funktionieren. Besonders bei Schaltnetzteilen ist dieses Phänomen unter „alten Hasen“ ein bekannter Standartfehler 🙂

So, weiter möchte ich dieses Thema „Kondensator“ hier in den Grundlagen nicht ausführen 🙂

Der Widerstand

Bei einem (elektrischen) Widerstand wird im Prinzip der Strom der jeweiligen Schaltung begrenzt. Letztlich hat aber jedes andere Bauteil auch einen (ohmschen und blindtechnischen) Widerstand.


Wenn wir hier von „Widerständen“ reden, meinen wir natürlich den elektrischen Widerstand. Man kann leicht vermuten, welchen Einfluss ein Widerstand auf eine elektronische Schaltung haben mag. Er begrenzt letztlich den Strom. Ja, der Widerstand leistet widerstand. Er – der Widerstand – stellt sich also dem Strom entgegen. Dabei kann er sich, je nach Energiemenge, auch erwärmen, oder sogar zerstört werden – wenn er (oder wir) Pech haben. Mit Widerständen können auch Spannungen aufgeteilt werden (Stichwort Spannungsteiler).

Ein Widerstand ist ein sog. passives Bauteil. Das bedeutet, dass dieses Bauteil keine verstärkende und steuernde Wirkung eines Signales hat.

Widerstände gibt es in den verschiedensten Bauformen und Materialien, in aller Regel sind Leistungen (Verlustleistungen) bis zu 5W anzutreffen. Vereinzelt werden auch höher belastbare Widerstände angeboten. Für elektronische Schaltungen werden meist 1/4 Watt Typen verwendet, und zwar die sog. „Kohleschichtwiderstände“.

Den (maximalen) Stromfluss in einer elektrischen Schaltung kann man wie folgt berechnen;

…..Spannung (Formelzeichen U für lat. ugure, in Volt)

…..durch den

…..Widerstand (Formelzeichen R für engl. Resistor, in Ohm)

…..teilen.

Das Ergebnis der Berechnung ist der Strom (Formelzeichen I für Intensität, in Ampere).

Formel: I = U / R (Strom durch den Widerstand ( = Spannung durch Widerstandswert).

Wenn nun ein Strom durch einen elektrischen Widerstand fliesst, dann liegt ja – je nach Stromflussmenge – auch eine gewisse Spannung an diesen Widerstand an. Beides – Strom und Spannung – miteinander multipliziert ergibt die

…..Leistung (Formelzeichen P für engl. Power, in Watt).

Bei diesen Werten / Berechnungen (Widerstand, Spannung, Strom, Leistung) handelt es sich um die Grundlagen des sog. „Ohmschen Gesetzes“, welches eben diese Zusammenhänge beschreibt.

Doch was ist nun eigentlich ein Widerstand? Nun, jeder elektrische Leiter hat einen Widerstand, und ist damit ein Widerstand. Manche Leiter sind extrem niederohmig. Durch diese Leiter kann also ein sehr großer Strom fliessen, ohne dass der Leiter (letztlich der Widerstand) „kaputt“ geht. Andere Leiter sind sog. Halbleiter, sie sind also „mittelmässig“ niederohmig. Wieder andere Leiter sind hochohmig, und damit „echte“ Widerstände im herkömmlichen Sinne. Sie werden daher auch als Widerstände (das bekannte Bauteil der Elektronik mit zwei Anschlussbeinchen) angeboten.

Denn nur diese Widerstände, die auch als Widerstände angeboten werden, sollen dem Strom ja einen „Widerstand“ entgegensetzen, den Strom also begrenzen, oder die Spannung aufteilen. Bei Leitern (Kabeln, Leiterbahnen usw.) ist diese Eigenschaft (den Strom zu begrenzen, also einen Widerstandswert zu haben) gar nicht gewünscht.

Der Widerstandswert eines Leiters kann sehr unterschiedlich ausfallen und wird über den „Leitwert“ beschrieben. Achtung, der Leitwert ist der „Kehrwert“ des Widerstandswertes. Ein Leiter mit einem hohen Leitwert hat somit einen niedrigen Widerstandswert, und somit ist dieser Leiter besonders leitfähig, also gut leitent!

Den Leitwert eines Widerstandes kann man berechnen, indem man….

…..den Kehrwert des Widerstandswertes ausrechnet (1/x)

…..also…

…..1 / Widerstandswert….

……ist der Leitwert (G für…, in S für Siemens)

G = 1 / R.

Zurück zum Widerstandswert: Widerstände dieser (Bau)art verhalten sich unabhängig davon, ob sie in einer Wechselspannung (was eher selten vorkommt) oder in einer Gleichspannungsschaltung betrieben werden immer gleich. Die anzuwendenden Gesetze bzw. Formeln zur Berechnung von Spannung, Strom, Widerstand und Leistung (das sog. „Ohmsche Gesetz“) sind immer die Gleichen.

Es handelt sich meist um eine Kohleschicht.Bauformen von Widerständen
PrinzipaufbauBauformenSchaltzeichen/Farbcode
oben die Tabelle zum Thema „Widerstand“.

Leistung: Bei Wechselspannung muss man freilich bedenken, dass die Werte mal sog. „Effektivwerte“ sind, oder auch „Spitzenwerte“ oder auch „Peakwerte“ genannt, sind. Ein „Effektivwert“ in einer Wechselspannungschaltung ist gleichzusetzen mit dem entsprechenden Wert in einer Gleichspannungsschaltung. 230 V Wechselspannung (AC, alternating Current) ist eine Effektivwertspannung. Um die gleiche Leistung mit Gleichspannung (DC, direct Current) erzeugen zu können, benötigt man ca. 1,4 x so viel Gleichspannung, also rund 320 V DC.

Jeder Widerstand „verträgt“ nur eine „gewisse“ Leistung. Bei den kleinen Widerständen, die wir aus der Elektronik kennen, ist das meistens 1/4 Watt, also 0,25 Watt. Die Multiplikation aus Spannung und Strom, die an diesem Widerstand anliegt, bzw. durch ihn hindurchfließt darf also nicht größer sein, als der max. zulässige Leistungswert (in diesem Beispiel 1/4 Watt, also 0,25 Watt).

Rechts sehen Sie ein paar gängige Widerstände. Die Farbringe auf den Widerständen geben Aufschluss über seinen Widerstandswert. Dabei ist darauf zu achten, dass man von der „richtigen“ Seite aus beginnt zu lesen. Rechts ist normalerweise ein goldener oder ein silbener Farbstreifen. In aller Regel aber ist der letzte, also rechte, Farbring mit einem etwas größeren Abstand markiert.

Der erste Ring stellt eine Zahl von 1 bis 9 dar.

Der zweite Ring ebenfalls eine Zahl, allerdings von 0 bis 9.

Der dritte Ring ist der Multiplikator (dazu gleich mehr).

Der vierte Ring definiert die Toleranz eines Widerstandes.

Die Farben Braun, Grün, Orange, Silber bedeuten also;

1….5….und 3 Nullen (also mal 1000), macht also 15000 Ohm, also 15 kOhm (Kiloohm), und dieser Widerstand hat eine Toleranz von 10%, kann also von 13,5 kOhm bis 16,5 kOhm reichen.

Freundliche Grüße, Jürgen Blumenkamp

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