Voltage Divider
Spannungsteiler und Stromteiler
Spannungsteiler
Anwendungsbeispiel: Sensoren selbst bauen mit Widerständen als Spannungsteiler
Hier findest du ein praktisches Beispiel, wie du Widerstände als Spannungsteiler einsetzen kannst, um eigene Sensoren zu bauen:
>> https://www.kobakant.at/DIY/?p=6102
Zur Theorie
Für Reihenschaltungen gilt immer:
Ugesamt = Rgesamt x I, mit Rgesamt = R1 + R2 und Ugesamt = U1 + U2
Beim Aufbau links können wir mit dem Multimeter die Einzelspannungen messen, die an den jeweiligen Widerständen anliegen. So können die unten beschriebenen theoretischen Schlussfolgerungen praktisch nachgemessen werden.
Die Einzelspannungen U1 und U2 stehen proportional im Verhältnis zu den Einzelwiderständen, die Stromstärke bleibt immer gleich, sodass wir die Einzelspannungen an den Widerständen wie folgt berechnen können:
I = Ugesamt/Rgesamt = U1/R1 = U2/R2
und:
U1 = Ugesamt x R1/Rgesamt U2 = Ugesamt x R2/Rgesamt
Beispiel Rechnung
Wir berechnen U1 und U2 in der Schaltung links
Ugesamt = 5V und kommt vom Arduino.
I = 20mA und kommt vom Arduino.
R1 und R2 sind gleich groß, beide sind 100 Ohm
U1 = Ugesamt x R1/Rgesamt --> U1 = 5V x 100 Ohm/200 Ohm = 2,5 V U2 = Ugesamt x R2/Rgesamt --> U2 = 5V x 100 Ohm/200 Ohm = 2,5 V
Da die Widerstände gleich groß sind, wird sich die Spannung Ugesamt halbieren und gleichmäßig auf beide Widerstände aufteilen.
Sind die Widerstände nicht gleich groß, verteilt sich die Spannung proportional zum Verhältnis der beiden Widerstandsgrößen:
Also z.B.:
R1 = 100 Ohm
R2 = 350 Ohm
U1 = Ugesamt x R1/Rgesamt --> U1 = 5V x 100 Ohm/450 Ohm = ca. 1,1 V U2 = Ugesamt x R2/Rgesamt --> U2 = 5V x 350 Ohm/450 Ohm = ca. 3,9 V
Reihenschaltungsrechner online
Natürlich kann man die obenstehende Rechnung auch einfach online in diversen Reihenschaltungsrechnern einfach berechnen lassen. Z.B. hier: https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/ohm/reihevirtuell_frei.htm
oder hier: https://www.digikey.de/de/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-voltage-divider