Frage zu Widerständen und Spannung

Hallo Community,

ich befasse mich erst seit Kurzem mit dem Thema und daher habe ich noch vielrlei Fragen. Zum Thema Widerstände gibts es ja viel im Netz, aber zu Meiner Frage bin ich nicht fündig geworden.

Ich habe eine einfache Schaltung. 5V -> 220Ohm Widerstand -> LED -> Masse.

Wenn ich jetzt die Spannung bei 5V und Masse messe, misst mein Gerät 4,8V. Wenn ich nun den Widerstand entferne und die Anode direkt mit dem Strom verbinde fällt die Spannung auf 4,5. Ich weiß nicht wie genau mein „billig“-Multimeter ist, dennoch fällt die Spannung und das sollte doch eigentlich nicht der Fall sein, oder?

Dann eine andere Frage bezüglich der LED in Kombination mit dem Widerstand. Diese Sache verstehe ich irgendwie gar nicht aber ich hoffe dass mir jemand eine plausible Antwort geben kann :wink:.
Wenn ich den Widerstand an die 5V hänge leuchtet die LED nur noch gedämpft, wie erwartet. Wenn ich aber nun den Widerstand zwischen Kathode und Masse hänge, passiert genau das Gleiche.
Ich dachte immer der Strom würde von 5V nach Masse fließen und der Widerstand zwischen Kathode und Masse keinen Einfluss mehr haben.

„Wenn ich nun den Widerstand entferne und die Anode direkt mit dem Strom verbinde fällt die Spannung auf 4,5. Ich weiß nicht wie genau mein „billig“-Multimeter ist, dennoch fällt die Spannung und das sollte doch eigentlich nicht der Fall sein, oder?“

Die Spannung einer brauchbaren Spannungsquelle bleibt (in gewissen Grenzen) unabhängig von der Last nahezu konstant. Wenn du aber eine LED ohne Vorwiderstand direkt an die Spannungsquelle schließt, ist Folgendes anzumerken:
1.) Es ist ein Wunder, dass die LED überhaupt noch funktioniert. Warum? Schau dir die Strom-Spannungskennlinie einer gewöhnlichen LED an. Dort wirst du sehen, dass der Strom durch die LED bei einer angelegten Spannung von 5V quasi unendlich hoch bzw. im Kennlinienbild gar nicht mehr dargestellt ist. Wenn du die LED ohne Vorwiderstand an die Versorgungspannung legst, zwingst du ihr einen immensen Strom auf, der meist zur Zerstörung der LED führt.
2.) Warum fällt nun die Spannung auf 4,5 Volt ab? Wie oben geschrieben, erzwingst du einen hohen Strom. Das ist vergleichbar mit einem Kurzschluss. Die Frage ist also, was passiert, wenn man eine Spannungsquelle kurzschließt (oder ihr zumindest einen hohen Strom abverlangt). Die Antwort darauf ist, dass dann der Innenwiderstand (auch Ausgangswiderstand genannt) der Spannungsquelle wirksam wird. Ziehst du viel Strom, hast du in der Folge einen nicht mehr vernachlässigbaren Spannungsabfall am Innenwiderstand der Spannungsquelle. In deinem Fall sind es 4,8-4,5=0,3 Volt. Um diesen Betrag ist also die zwischen Masse und „5V“ gemessene Spannung („Klemmenspannung“) kleiner.
Wenn du dich über die Spannungsdifferenz gewundert hast, liegt das vermutlich daran, dass du die Spannungsquelle als ideal betrachtest. (Heißt: Innenwiderstand ist gleich Null und damit ist die Spannungsquelle lastunabhängig.) Tatsächlich hat deine Spannungsquelle aber - was auch immer du verwendest - einen Innenwiderstand größer Null. Der ist klein, hat aber eben bei großen Ausgangsströmen Einfluss.

Dann eine andere Frage bezüglich der LED in Kombination mit
dem Widerstand. Diese Sache verstehe ich irgendwie gar nicht
aber ich hoffe dass mir jemand eine plausible Antwort geben
kann :wink:.
Wenn ich den Widerstand an die 5V hänge leuchtet die LED nur
noch gedämpft, wie erwartet. Wenn ich aber nun den Widerstand
zwischen Kathode und Masse hänge, passiert genau das Gleiche.
Ich dachte immer der Strom würde von 5V nach Masse fließen und
der Widerstand zwischen Kathode und Masse keinen Einfluss mehr
haben.

Es ist völlig egal, in welcher Reihenfolge du LED und Widerstand in Serie schaltest. Wenn der Strom - wie du richtig schreibst - von 5 V nach Masse fließt, warum sollte dann der Widerstand keinen Einfluss mehr haben? Bevor der Strom in die Masse fließt, strömt er doch durch den Widerstand. Dort bewirkt er genau den gleichen Spannugsabfall wie wenn du LED und Widerstand vertauschst.

Hallo Entikulo,

danke für deine Antworten :smile:, natürlich bin ich mir im Klaren darüber, dass ich die LED nicht ohne Widerstand betreiben sollte. Das merke ich schon allein an der Wärme, die sie ohne diesen abstrahlt :wink:.

Wegen der anderen Sache (Widerstand vor und nach der LED) habe ich dann doch noch ein paar Erklärungen gefunden.

Danke für die Mühe :smile: