Belasteter/unbelaster Spannungsteiler

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo Experten !

Ich habe eine Aufgabe, wo ich die Widerstände R1 und R2 eines Spannungsteilers ausrechnen soll, und zwar einmal im unbelasteten Zustand, und danach noch einmal im belasteten Zustand.
Die Last ist eine Autoleselampe mit U=6V, P=10W.
Die Eingangsspannung des Spannungsteilers ist Ub=12V.
Gefragt sind die Werte für R1 und R2, so dass im unbelasteten Fall 7V an R2 abfallen, und im belasteten Fall 6V. (hier noch mal ein Link zur Aufgabenstellung: http://www.rittersoft.de/fragen.html)

Meine Frage ist nun, ob es überhaupt möglich ist die Widerstände so auszurechnen, dass man genau 7V unbelastet, und 6V belastet herausbekommt. Meiner Meinung nach kann man doch nur einen der Zustände genau ausrechnen, und den anderen dann nur annähern, weil sich, wenn ich die Aufgabenstellung richtig verstanden habe, R1 nicht mehr mitändert.
Leider habe nicht die Spur eines Ansatzes, wie ich so eine Aufgabe ausrechenen soll, da es ja eigentlich auch „nur“ eine Aufgabe aus ET 1 sein soll.
Kann mir jemand von euch einen Ansatz zeigen, oder seid ihr auch der Meinung, dass diese Aufgabe etwas komisch gestellt ist ?

Gruß
Maik

2

Hi,

oder seid ihr
auch der Meinung, dass diese Aufgabe etwas komisch gestellt ist ?

die Aufgabenstellung ist klar, unmißverständlich und nicht im geringsten komisch. Wieviele Ohm die beiden Widerstände haben müssen, ergibt sich eindeutig aus den gegebenen Daten. Alles, was Du zur Lösung der Aufgabe brauchst, ist das Ohmsche Gesetz.

Gruß
Martin

3

Hi,

oder seid ihr
auch der Meinung, dass diese Aufgabe etwas komisch gestellt ist ?

die Aufgabenstellung ist klar, unmißverständlich und nicht im
geringsten komisch. Wieviele Ohm die beiden Widerstände haben
müssen, ergibt sich eindeutig aus den gegebenen Daten. Alles,
was Du zur Lösung der Aufgabe brauchst, ist das Ohmsche
Gesetz.

Das musst Du genau zwei mal anwenden, einmal belastet und einmal unbelastet. Das gibt zwei Gleichungen. Und zwei Unbekannte hast Du auch. Passt wie Faust auf’s Auge.

Hoffentlich ist mir hier keiner böse, dass ich so viel verrate :wink:

Grüße

Uwe

4

Danke ihr zwei. Das ist doch schon mal was. werde mich mal gleich dran machen . . .

Gruß
Maik

5

es findet sich aber …

… garantiert noch einer, die Die Lösung komplett vorkaut, wetten?

Hoffentlich ist mir hier keiner böse, dass ich so viel
verrate :wink:

Na, so viel war ja noch nicht, oder?
Gruß Uwi

6

nochwas triviales zu diesem Thema
Ich arbeite in der Entwicklung mit vielen Elektronik-Ingenieuren zusammen, und kaum einem ist klar, dass ein Spannungsteiler aus 2 Widerständen R1 und R2 auch perfekt dargestellt werden kann als:

Ideale Spannungquelle (wie unbelastet) mit Serienwiderstand Ri = R1||R2.

Ihr glaubt garnicht, wie oft ich schon einen Spannungsteiler z.B. als Referenz eines Komparators gesehen habe, und dann noch einen Serienwiederstand vor den Eingang zur „Kompensation“. Nichts gegen den dritten Widerstand, aber in allen Fällen war der Innenwiderstand des Spannungsteilers nicht berücksichtigt, und der Querstrom ein deutlicher, unnötiger Anteil am Gesamtstrom-verbrauch.

Wenn also ein Spannungsteiler benötigt wird oder eingesetzt ist, immmmmmer direkt an den Serienwiderstand (oder seine Größenordnung) denken.

gruß
achim

P.s.: Viel Spaß beim Studieren!

7

Hallo Uwi!

Irgendwie habe ich eine schalen Beigeschmack, wenn du so abfällig darüber redest, dass jemand eine Lösung „vorkaut“.
Ist denn nicht jeder selbst dafür verantwortlich, ob er die Aufgaben, die ihm gestellt werden selber löst, oder nicht?
Ich war mit euren Antworten schon sehr zufrieden, und gar nicht scharf darauf, dass ihr mir den kompletten Lösungsweg hier hin schreibt. Ich habe es jetzt auch so herausbekommen, weil ich ja von euch Profis wusste, dass es geht, und auch einen kleinen Tip von Martin und Uwe bekommen hatte (obwohl mir da natürlich auch schon aufgefallen ist, dass es scheinbar verpönt ist bei wer-weiss-was nachzufragen, ob wer was weiss . . ., zumindest was Aufgaben betrifft).

Wenn jetzt aber nun mal jemand noch einen kompletten Lösungsweg schreibt, so ist dass doch auch nicht so schlimm, denn manchmal kapiert man etwas eben nur, wenn man mit der Nase richtig reingedrückt wird. Aber ist denn das sooooo schlimm ?
Ich hoffe, ihr nehmt es mir nicht allzu übel, dass ich so eine Frage hier gpostet habe . . .

Gruß
Maik

8

Hallo,

naja, oft (meistens) ist es so, daß hier jemand sein Hausaufgaben
postet und 5 min. später (manchmal dauert’s auch 'ne viertel Stunde)
stehtt die komplette Lösung zum Abschreiben da.
Damit ist dem Fragesteller aber nach einhelliger Meinung der meisten
Leute hier nicht wirklich geholfen, denkst Du nicht auch so?
Steht ja auch in einschlägigen Brettbeschreibungen, daß hier keine
Hausaufgaben „vorgekauft“ werden sollten.

Irgendwie habe ich eine schalen Beigeschmack, wenn du so
abfällig darüber redest, dass jemand eine Lösung „vorkaut“.
Ist denn nicht jeder selbst dafür verantwortlich, ob er die
Aufgaben, die ihm gestellt werden selber löst, oder nicht?

Ja, macher Bub macht sich’s Leben aber nicht so schwer.

Ich war mit euren Antworten schon sehr zufrieden, und gar
nicht scharf darauf, dass ihr mir den kompletten Lösungsweg
hier hin schreibt. Ich habe es jetzt auch so herausbekommen,
weil ich ja von euch Profis wusste, dass es geht, und auch
einen kleinen Tip von Martin und Uwe bekommen hatte (obwohl
mir da natürlich auch schon aufgefallen ist, dass es scheinbar
verpönt ist bei wer-weiss-was nachzufragen, ob wer was weiss .

Nö, nachfragen ich schon ok. Aber am besten mit dem Lösungsansatz,
den man evtl. selber schon hat bzw. mit der Frage wo man
in seinen eigenen Überlegungen einen Fehler macht (Nachdem Du Dir
schon mindestens 2h den Kopf zermartert hat.

. ., zumindest was Aufgaben betrifft).

Machen Tag stehen in diversen Bretter mehrere Hausaufgaben.

Wenn jetzt aber nun mal jemand noch einen kompletten
Lösungsweg schreibt, so ist dass doch auch nicht so schlimm,
denn manchmal kapiert man etwas eben nur, wenn man mit der
Nase richtig reingedrückt wird. Aber ist denn das sooooo
schlimm ?

Wenn Du schon was hast, und jetzt evtl. nun noch mal die Bestätigung
brauchst, dann kannst Du das gern auch posten.
Dann werden Sie geholfen.

Ich hoffe, ihr nehmt es mir nicht allzu übel, dass ich so eine
Frage hier gpostet habe . . .

Ich habe doch gar nicht Deine Frage kritisiert, sondern die meist
vorschnell „vorgekauten“ Antworten.
Ist ja nun aber gar nichts passiert:smile: Wette verloren :frowning:
Gruß Uwi

9

Wenn Du schon was hast, und jetzt evtl. nun noch mal die
Bestätigung
brauchst, dann kannst Du das gern auch posten.
Dann werden Sie geholfen.

Alles klar:

RL = 3,6Ohm, R1 = 1,03Ohm, R2 = 1,44Ohm

Aber ich denke schon, dass es so richtig ist, denn RL und R2 parallel ergeben genau R1, was ja dann die Eingangsspannung 50:50 aufteilt.

Nichts für ungut . . .
Gruß
Maik

10

Hallo,

RL = 3,6Ohm, R1 = 1,03Ohm, R2 = 1,44Ohm
Aber ich denke schon, dass es so richtig ist, denn RL und R2
parallel ergeben genau R1, was ja dann die Eingangsspannung
50:50 aufteilt.

Ist so offensichtlich korrekt :smile:

Nun noch paar interessante Erwägungen dazu.

Du weisst sicher schon, daß so eine Lampe auch einen sogenannten
Kaltwiderstand hat. Der ist je nach Bauart ca. 1/10 …1/20 des
Widerstandes im Normalbetrieb (angenommen also ca. 0,3 Ohm).
Im Einschaltmoment wird also der Spannungsteiler etwa so ausehen:
R1=1,03 Ohm R2||0,3Ohm = ca. 0,25 Ohm -> Einschalt Spannung an der
Lampe nur ca. 2,3V -> Über den R1 fallen die restlichen ca. 9,7V ab.
Das macht also einen Einschaltstrom über den R1 von ca. 9,4A aus
(-> Verlustleistung über R1 = ca. 91 Watt) während der Strom bei
normalem Betrieb mit hell leuchtender Lampe nur etwas 1,7A ist
(-> Verlustleistung über R1 = ca. 10Watt)!

Die 10 Watt sind auch schon nicht ganz unkritisch. 10W reichen schon
aus, um mit kleinem Lötkolben dünne Drähte zu löten.
Der Vorwiderstand muß also eine recht große Bauform haben, sonst
glüht der (oder gibt nur einmal kurz ein Rauchzeichen) und im KFZ
kann das zu extremer Brandgefahr führen (z.B. weil paar andere Kabel,
die in der Nähe vorbeiführen verschmoren und dann schnell zu einem
Kurzschluß in der Elektik führen). Ok, da sollten die Sicherungen
sofort durchbrennen.
Ein Zweifelhafter Vorteil eines solchen großen Widerstandes ist aber,
daß der die fast 100W Einschaltleistung gut wegsteckt. Falls aber in
der Lampenverdrahtung zufällig ein Kurzschluß sein sollte, dann
entsteht über den R1 eine Verlustleistung von ca. 120W dauerhaft.
Damit kann man selbst große Drähte löten und ansonsten jegliche
Plastikisolierung verschmoren. Das dumme dabei ist aber, daß der
Strom duch den R1 so begrenzt ist, daß eine evtl. KFZ-Sicherung erst
spät oder gar nicht anspricht (bei z.B. 10A-Absicherung passiert der
Sicherung sehr lange nix, bei 6A erst nach einiger Zeit.)

Da solche Leistungswiderstände meist als Drahtwiderstande aufgebaut
sind, die sehr robust sind, wird das Teil dann wohl nach paar Min.
rotglühend sein. So was evtl. noch im Motorraum angeordnet mit ein
paar Olspritzern getränkt und die Folgen kannst Du Dir ausmalen.

Du siehst, es sind beim Einsatz solcher Konstruktionen eine Menge
Sachen zu beachten, sonst gibt’s großen Schaden und evtl. verkohlte
Innsassen, alles bloß wegen so einem popligen Spannungsteiler.
Gruß Uwi

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Mensch Uwi, vielen Dank für die Hintergrundinformationen. So etwas interessiert mich auch immer. Und es lässt sich einem die Problematik noch besser vorstellen.
Gruß
Maik