Widerstand, der Strom begrenzt, kaum Energie nimmt

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo,
gibt es einen Widerstand, der den Strom begrenzt, aber sich nicht besonders erwärmt, was heißt, dass die Elektronen nicht sofort durch ihn hindurch treten können, aber dabei auch nicht viel ihrer Energie verlieren, sondern in anderer Form behalten?
Als anschauliches Beispiel wäre eine Kathodenstrahlröhre.
Da fällt auch eine Spannung zwischen zwei Elektroden ab.
Dabei wird ein gewisse Stromstärke erreicht, aber manche Elektronen treten an der Kathode aus, haben also kinetische Energie, anstatt auf sie zu prallen und dann ihre Energie in Wärme umzuwandeln.

Also gibt es ein analoges Bauteil in der Elektronik?
Ein ohmscher Widerstand wäre doch so was, weil er trotz höherer Stromstärke nicht wärmer wird und deshalb seinen konstanten Widerstand hält, oder?

Vielen Dank für eine Antwort
Tim

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Hallo Tim

Ich muß einmal sagen, das ich Deinen Artikel etwas unverständlich finde, und versuche ihn einmal durchzugehen.

Hallo,
gibt es einen Widerstand, der den Strom begrenzt, aber sich
nicht besonders erwärmt, was heißt, dass die Elektronen nicht
sofort durch ihn hindurch treten können, aber dabei auch nicht
viel ihrer Energie verlieren, sondern in anderer Form
behalten?

Elektronen haben hauptsächlich dann Energie, wenn sie frei im Vakuum fliegen. Im Leiter ist es immer noch Strom*Spannung*Zeit, was Energie ausmacht.
Wenn man die Frage aber sehr gutwillig deutet, kann man sagen ja. Es gibt Schaltungen, die durchtretende Ströme begrenzen können, aber sich selbst nicht sonderlich erwärmen. Das sind z.B. Pulsweitenregler für Elektromotoren und verschiedene Spannungsregler, die auf Induktivität und Impuls basieren, wie z.B. Step-Down Konverter.
Ebenfalls ohne nennenswerte Erwärmung sind die Scheinwiderstände von Kondensatoren und Induktivitäten im Wechselstromkreis(induktiver und kapaziziver Widerstand).

Als anschauliches Beispiel wäre eine Kathodenstrahlröhre.
Da fällt auch eine Spannung zwischen zwei Elektroden ab.
Dabei wird ein gewisse Stromstärke erreicht, aber manche
Elektronen treten an der Kathode aus,

Nicht manche, alle Elektronen treten an der Kathode aus

haben also kinetische
Energie, anstatt auf sie zu prallen und dann ihre Energie in
Wärme umzuwandeln.

Wenn die Elektronen kinetische Energie haben, prallen sie anschließend auf die Anode(bzw. erst auf den Schirm, aber niemals auf die Kathode) und es gibt dabei Wärmeverluste.

Also gibt es ein analoges Bauteil in der Elektronik?
Ein ohmscher Widerstand wäre doch so was, weil er trotz
höherer Stromstärke nicht wärmer wird und deshalb seinen
konstanten Widerstand hält, oder?

Wie kommst Du darauf, das ein ohmscher Widerstand nicht wärmer wird, bei größerer Stromstärke? Das ist doch sein einziges „Tun“ ?

Vielen Dank für eine Antwort
Tim

Ich würde einmal empfehlen, die Grundlagen zu studieren und man muß das etwas genauer nehmen, würde ich sagen.

MfG
Matthias

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Hallo Tim,

mir scheint, du hast eine konkrete Aufgabenstellung, die du uns aber nicht verraten willst. Statt dessen versuchst du es auf einem Holzweg und fragst jetzt, wie es auf dem Holzweg weiter geht.

Wenn du also, wie ich vermute, lediglich eine verlustarme Strombegrenzung, z. B. zum Laden einer Batterie, suchst: Das macht man nicht mit einem einzelnen Bauelement, sondern mit einer kompletten Schaltung, in diesem Fall mit einem Konstantstrom-Abwärtsschaltwandler.

Ich hoffe, mit dem Tipp in die Nähe vom Schwarzen getroffen zu haben, auch wenn „Konstantstrom-Abwärtsschaltwandler“ jetzt noch erklärt werden müsste.

Grüße

Uwe

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Hallo,
also ich habe keine konkrete Aufgabe. Mich interessiert nur, ob man Gleichstrom begrenzen kann, ohne dabei hohe Energieverluste in Kauf nehmen zu müssen.
Also an einen elektrischen Widerstand wird wohl alle Energie in Wärme umgewandelt.
Nur mit speziellen Schaltungen unter Ausnutzung von Induktivität und Kapazitäten wird die Energie in Form von zb Magnetfeldern gespeichert und dann langsam abgegeben. Dann ist das aber kein Gleichstrom mehr, sondern möglichst geglätteter Wechselstrom bis man ihn wieder als Gleichstrom bezeichnen kann, oder?

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Hallo Tim

Nur mit speziellen Schaltungen unter Ausnutzung von Induktivität und Kapazitäten wird die Energie in Form von zb Magnetfeldern gespeichert und dann langsam abgegeben. Dann ist das aber kein Gleichstrom mehr, sondern möglichst geglätteter Wechselstrom bis man ihn wieder als Gleichstrom bezeichnen kann, oder?

Genau so - und den Strom kann man dann nicht nur als Gleichstrom bezeichnen, sondern es ist welcher.

Gruß merimies

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Hi,

meinst Du evtl. einen Tiefsetzsteller auch Abwärtswandler genannt?
->Wikipedia.

GrußEasyJoel

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Aus physikalischen Gründen nicht möglich
Hallo,

meinst Du evtl. einen Tiefsetzsteller auch Abwärtswandler
genannt?
->Wikipedia.

Ja, das wäre dann eine Schaltung, die die Stromstärke begrenzt, ohne große Energieverluste.
Aber ich meinte, ob man ein Material hat und daraus einfach einen Widerstand baut, der die Stromstärke zwar begrenzt, aber ohne große Energieverluste. Das wird aber aus physikalischen Gründen nicht möglich sein, weil die Elektronen durch den Widerstand schnell sein müssen, aber nach dem Widerstand wieder langsamer sind. Ihre Energie, die sie aufnehmen mussten um schneller zu werden, haben sie ja dann in Wärme umgewandelt.
Sie müssen im Widerstand ja deswegen schneller sein, weil ja bei Gleichstrom ein Fließgleichgewicht ist. Ein Leiter mit wenig Widerstand fließen viele Elektronen. Da aber die Zuflüsse gleich den Abflüssen an Elektronen gelten muss, müssen an Engstellen(hoher Widerstand) die Elektronen schneller fließen.
Der Abwärtswandler nutzt ja die Induktivität als Strombegrenzer, da wird die Energie nicht in Wärme umgewandelt, sonder ins Magnetfeld gesteckt, was dann auf die Elektronen ausbremst, nur das ihre Energie nicht in Wärme steckt, sondern in magnetischer Energie, die man später wieder holen kann.

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Hallo,
hab jetzt mehrfach versucht, Dein Problem zu erkennen, aber keine richtige Lösung gefunden.
Das Einzige was mir einfallen würde, wäre das „Hochsetzen“ (wie auch immer) der Spannung.
Und das gibts ja schon sehr lange.
Spannung hoch => Strom runter und dann wieder rückwärts.
Natürlich, jedenfalls zur Zeit noch, mit Verlusten behaftet.

Vielleicht hilfts?
Zeulino

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Nur mit speziellen Schaltungen unter Ausnutzung von
Induktivität und Kapazitäten wird die Energie in Form von zb
Magnetfeldern gespeichert und dann langsam abgegeben. Dann ist
das aber kein Gleichstrom mehr, sondern möglichst geglätteter
Wechselstrom bis man ihn wieder als Gleichstrom bezeichnen
kann, oder?

Hallo Tim,

soweit so gut, das nennt man DC-DC-Wandler. Jetzt noch die letzten Schritte bis zu deinem Problem: i.A. wird so ein DC-DC-Wandler sowieso geregelt, um eine stabile Ausgangsspannung zu erhalten wie z.B. 5 V für Logikschaltungen. Man kann ihn aber genausogut statt auf konstante Spannug auf konstanten Strom regeln, dann kann man damit etwa LEDs für Beleuchtungszwecke betreiben. Gibt’s neuerdings in jedem Baumarkt.

Gruss Reinhard

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Hallo,
hab jetzt mehrfach versucht, Dein Problem zu erkennen, aber
keine richtige Lösung gefunden.

Hallo Zeulino,

dann kuck mal nach Schaltungen für Beleuchtungs-LEDs, die tun genau das: Konstantstrom aus DC mit hohem Wirkungsgrad.

Gruss Reinhard

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dann kuck mal nach Schaltungen für Beleuchtungs-LEDs, die tun
genau das: Konstantstrom aus DC mit hohem Wirkungsgrad.

Danke!
Wieder was gelernt ;o)

cu
Zeulino