Wozu braucht man Widerstände?

Widerstände sind ein notwendiges Übel! Ich empfinde sie deshalb als "übel", weil sie Strom in Wärme umwandeln, mit der wir normalerweise nichts anfangen können. Im Gegenteil -- wir versuchen sie durch Kühlungen wieder los zu werden. Aber ohne Widerstände könnten wir die Bedingungen für andere Bauteile nicht herstellen. Deshalb gibt es sie in fast jedem elektronischen Gerät.

Nehmen wir mal an, du möchest eine Leuchtdiode (LED) an einer 4,5 V Batterie anschließen. Bei den einfachen Standard-LEDs nimmt man an, dass diese am besten leuchten, wenn 20 mA Strom durch sie durch fließen. Und diese 20 mA Strom fließen (bei Raumtemperatur) bei einer Spannung von 2 V durch sie durch. Liegt weniger Spannung (Volt) an, dann fließt auch weniger Strom (Ampere) durch die LED. Liegt eine höhere Spannung (Volt) an, dann fließt auch mehr Strom (Ampere) durch die LED.

LED: 2 V / 20 mA

Jetzt musst du irgendwie die restlichen 2,5 V verbraten, damit deine LED nicht beschädigt wird und exakt mit den vorgegebenen Werten betrieben wird.

In der Schule lernten wir etwas über das Ohmsche Gesetz. Und als Hilfsmittel hat man uns dieses Dreieck mitgegeben.

U = Spannung in Volt
R = Widerstand in Ohm
I = Strom in Ampere

Einfach den gewünschten Wert aus dem Dreieck ziehen. Stehen bleibt die Formel, die zum Ziel führt.

U = R x I
R = U / I
I = U / R

Jetzt kommen wir wieder zur Aufgabenstellung zurück. Um die LED bei 2 V und 20 mA (0,02 A) zu betreiben, muss die restliche Spannung verbraucht werden. Und das wird vom Widerstand erledigt.

4,5 V (Batterie) - 2 V (LED) = 2,5 V (Widerstand)

R = U / I

2,5 V / 0,02 A = 125 Ohm

Du brauchst also einen 125 Ohm Widerstand um bei einem Stromverbrauch von 20 mA genau 2 V an der LED anliegen zu lassen. Verzichtest du auf den Widerstand wird deine LED nicht lange leuchten.

Es werden jetzt am Widerstand (2,5 V * 0,02 A) 0,05 Watt verbraten -- leider. Aber immer noch besser, als die LED durchbrennen zu lassen.

Du kannst die Effizienz erhöhen, indem du zwei LEDs hintereinander (in Reihe) betreibst. Beide LEDs brauchen 2 V / 20 mA -- also insgesamt 4 V / 20 mA.

Dann musst du nur mehr 0,5 V durch den Widerstand verbraten lassen und hast bei gleichem Stromverbrauch die doppelte Leuchtkraft.

4,5 V (Batterie) - 4 V (LEDs) = 0,5 V (Widerstand)

R = U / I

0,5 V / 0,02 A = 25 Ohm

Jetzt werden am Widerstand nur mehr (0,5 V * 0,02 A) 0,01 Watt verbraten.

Und das ist nur einer von sehr vielen Fällen in denen du Widerstände brauchst. Widerstände sind in der Elektronik unverzichtbar.