../../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Wir untersuchen verschiedene Reihenschaltungen und deren Eigenschaften.


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Reihenschaltung

Wir haben bisher eine LED als Anzeige eines Logikpegels verwendet. Jetzt betrachten wir die LED ohne Logik, wird verzichten auf den Schalter.

Widerstände und LEDs

Einige Versuche mit in Reihe geschalteten Widerständen und LEDs:

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Bild 1: Reihenschaltungen mit LEDs

Wir bauen die sechs Schaltungen nacheinander auf den Steckboard auf und verzeichnen, ob die LED leuchtet. Die einzelnen Bauelemente sind in Reihe geschaltet (Reihenschaltung).

Zur Erinnerung:

LED_Symbol.png
Bild 2: Schaltbild einer LED
LED_3mm.png
Bild 3: Gehäuse einer LED ( 1=Kathode 2=Anode )

Allen Schaltungen ist gemein, dass die LED mit einem Widerstand betrieben wird - wir sagen Vorwiderstand. Die LEDs werden an einer 5V Stromversorgung - wir nehmen eine 4,5V Batterie - betrieben.

Versuche mit den Schaltung

Versuche mit Schaltung 1

Wir verwenden die Schaltungen in Bild 1 und modifizieren sie:

1.
Plus -> R1 -> LED1 -> Minus
Wir nehmen es genau: Plus -> R1 -> LED1(Anode) -> LED1(Kathode) -> Minus
Ergebnis: LED leuchtet.
2.
Plus -> LED2(Anode) -> LED2(Kathode) -> R2 -> Minus
Ergebnis: LED leuchtet.
3.
Plus -> R3 -> LED3(Kathode) -> LED3(Anode) -> Minus
Ergebnis: LED leuchtet nicht.
4.
Plus -> R4 -> R5 -> LED4(Anode) -> LED4(Kathode) -> Minus
Ergebnis: LED leuchtet dunkler.
5.
Plus -> R6 -> LED5(Anode) -> LED5(Kathode) -> LED6(Anode) -> LED6(Kathode) -> Minus
Ergebnis: beide LED leuchten etwa gleich hell, aber dunkler als eine.
6.
Plus -> R7 -> LED5(Kathode) -> LED5(Anode) -> LED8(Anode) -> LED8(Kathode) -> Minus
Ergebnis: beide LED leuchten nicht.

Die obige Beschreibung gibt nicht nur an, welche Bauelemente verbunden sind, sondern wie der Strom fließt. Er fließt vom Pluspol der Stromquelle über die Bauelemente zum Minuspol.

Wenn eine LED dunkler wird, fließt ein geringerer Strom durch die LED.

Versuche mit Schaltung 4

Was passiert, wenn in Schaltung 4 die Reihenfolge der Bauelemente R4, R5 und LDE4 vertauscht wird?

Schaltung 3 und 6

Bei den Schaltungen 3 und 6 fließt offensichtlich kein Strom. Bei der Schaltung 3 ist es klar: die LED ist falsch herum angeschlossen. Aber warum leuchtet in Schaltung 6 die grüne LED8 nicht? Sie ist doch richtig herum angeschlossen. Die LED5 ist falsch herum angeschlossen. Die sperrt, d.h. sie lässt keinen Strom fließen und damit fließt durch alle Bauelemente der Reihenschaltung kein Strom.

Dioden

Ein Bauteil mit der Eigenschaft, Strom nur in eine Richtung fließen zu lassen, bezeichnen wir als Diode. Die Bezeichnung LED ist eine Abkürzung für Light Emitting Diode oder Leuchtdiode.

  • Wenn eine Diode falsch herum betrieben wird, sperrt sie, sie wird in Sperrrichtung betrieben.
  • Wenn eine Diode richtig herum betrieben wird, leitet sie, sie wird in Durchlassrichtung betrieben.

Reihenschaltung von Widerständen

Die beiden obigen Schaltungen 1. und 4. unterscheiden sich nur darin, dass ein oder zwei Widerstände in Reihe zu einer LED liegen.

Die LED leuchtet allerdings bei zwei Widerständen dunkler.

Die Wirkung der beiden in Reihe liegenden Widerstände von 1kΩ ist die gleiche wie die eines 2kΩ Widerstands.

Reihenschaltungen_mit_R.png
Bild 4: Reihenschaltung von zwei Widerständen

Auf der linken Seite haben wir zwei in Reihe geschaltete Widerstände R1 und R2. Die rechte Seite ersetzt diese beiden durch einen Gesamtwiderstand Rges.

Der Gesamtwiderstand Rges lässt sich einfach berechnen:

Rges = R1 + R2

Es ist sogar noch einfacher: Wenn mehrere Widerstände in Reihe geschaltet sind, wird der Gesamtwiderstand Rges einfach durch die Addition aller einzelner Widerstände gebildet.

Rges = R1 + R2 + R3 + ...
  • Wenn wir einen Widerstand mit einem Wert benötigen, den wir nicht vorrätig haben, können wir ihn durch ein paar Widerstände in Reihe ersetzen.

Regeln

  • Bei einer Reihenschaltung hat die Reihenfolge der Bauelemente keinen Einfluss auf die Wirkung der Schaltung.
  • Werden mehrere Bauelemente hintereinander geschaltet, wird der Strom durch die Reihenschaltung geringer.
  • Die Richtung der LED ist von Bedeutung. Sie leuchtet nur, wenn die Anode der LED am Pluspol der Stromquelle liegt. Das Symbol der LED zeigt dann von Plus nach Minus.
  • Eine LED ist eine Diode.
  • Liegt an der Anode einer Diode Plus und an der Kathode Minus, leitet sie, sie wird in Durchlassrichtung betrieben.
  • Liegt an der Kathode einer Diode Plus und an der Anode Minus, sperrt sie, sie wird in Sperrrichtung betrieben.
  • Mehrere in Reihe geschaltete Widerstände haben einen Wert Rges, der der die Addition aller einzelner Widerstände entspricht.
   Rges = R1 + R2
   Rges = R1 + R2 + R3 + ...
  • Der Gesamtwiderstand in Reihe geschalteter Widerstände ist immer größer als der größte Einzelwiderstand.