Spannungsteiler in Reihe: Was, warum, Funktionsweise, Anwendungen, detaillierte Fakten


In diesem Artikel lernen wir Spannungsteiler in Reihe kennen. Ein Spannungsteiler ist bekanntlich eine lineare elektrische Schaltung, die die Ausgangsspannung in Bezug auf die Eingangsspannung bereitstellt. Es ist die Reihenschaltung von Widerständen.

Ein Spannungsteiler ist immer eine Reihenschaltung. Der einfachste Spannungsteiler besteht aus zwei Widerständen in Reihe. Die Spannungsteilung ist unerlässlich, um eine variable Spannung zu erzeugen, die bei der Spannungsmessung hilft und komplexe Schaltungen erstellt. Die durch Spannungsteilung erhaltene Ausgangsspannung ist ein Bruchteil der Eingangsspannung.

Was ist eine Spannungsteilerschaltung?

Ein Spannungsteiler ist eine einfache lineare Schaltung mit passiven Elementen. Es funktioniert nach dem Prinzip des Spannungsabfalls in Reihenschaltung von Widerständen. Während sich bei einem Spannungsteiler die Spannung unterscheidet, bleibt der Strom gleich.

Ein Potentiometer ist eines der am häufigsten verwendeten Geräte, das einen Spannungsteiler verwendet. Wir können eine Spannung über die Anschlüsse des Potentiometers anlegen und die Ausgangsspannung erzeugen. Diese Spannung ist proportional zur Position des Schleifkontakts. Durch Bewegen dieses Kontakts können wir die Spannung ändern.

Spannungsteiler in Reihe schalten?

Spannungsteiler in Reihenregel gibt uns eine Vorstellung von der Ausgangsspannung in der Schaltung, die in Bezug auf Eingangsspannung und Widerstand in der Schaltung erhalten wird. Spannungsteiler in Reihenregel folgt dem Ohmschen Gesetz.

Der Spannungsabfall ist das Ergebnis des Stromflusses durch einen Widerstand. Dieser Spannungsabfall ist direkt proportional zur Größe des Widerstands. Gemäß der Regel ist die Spannung an einem beliebigen Widerstand des Spannungsteilers das Produkt aus Nettospannung und einem Bruchteil. Dieser Bruchteil ist das Verhältnis dieses Widerstands und des äquivalenten Widerstands.

Warum Spannungsteiler in Reihe verwenden?

Nur eine Reihenschaltung ist in der Lage, eine Spannung aufzuteilen, da bei Stromdurchgang Spannungen in einzelnen Widerständen abfallen. In einer Parallelschaltung bleibt die Spannung gleich und der Strom ist die Größe, die geteilt wird.

Wie der Name schon sagt, teilt ein Spannungsteiler in Reihe die Gesamtspannung in zwei Teile, die gleich oder ungleich sind. Wenn wir die Parallelschaltung berücksichtigen müssten, wäre die Spannung für jeden Zweig gleich gewesen. In Reihe gibt es keine Verzweigung. Der Strom fließt von einem Widerstand zum anderen und fällt dabei etwas ab.

Spannungsteiler in Reihe – FAQs

Spannungsteilerformel für Widerstände in Reihe

Die Spannungsteilerregel besagt, dass die Spannung zwischen zwei in Reihe geschalteten Widerstandskomponenten aufgeteilt wird und diese geteilten Spannungen Funktionen der Eingangsspannung und der Reihenwiderstände sind.

Spannungsteiler in Reihenschaltung
Widerstandsspannungsteiler in Reihe; Bildnachweis: Pinterest

Hier erhalten wir nach dem Ohmschen Gesetz

Spannung durch R1, [Latex] V_{1}= iR_{1} [/Latex]

Spannung durch R2, [Latex] V_{2}= iR_{2} [/Latex]

Wenn wir das Kirchoffsche Gesetz anwenden, können wir schreiben:

[Latex] -V_{in} + V_{1} + V_{2}= 0 [/Latex]

[Latex] V_{in} = V_{1} + V_{2}= iR_{1} + iR_{2} = i\left ( R_{1}+ R_{2} \right ) [/Latex]

Also [Latex] i = \frac{ V_{in}} {R_{1}+ R_{2}} [/Latex]

Wenn wir KVL erneut anwenden, können wir schreiben,

[Latex] V_{out} – iR_{2} = 0 [/Latex]

Oder, [Latex] V_{out}= iR_{2} = \frac{ V_{in}} {R_{1}+ R_{2}}\times R_{2} [/Latex]

Dies ist die erforderliche geteilte Ausgangsspannung.

Spannungsteilerregel für Kondensatoren in Reihe

Spannungsteiler in Reihenregel ist genauso wie die Widerstände. Hier ist die kapazitive Reaktanz analog zum Widerstand. Die Fähigkeit der Kondensatoren, dem Stromfluss entgegenzuwirken, wird als kapazitive Reaktanz bezeichnet.

Kapazitiver Spannungsteiler in Reihe
Kapazitiver Spannungsteiler in Reihe; Bildnachweis: Suchepng

Kapazitive Reaktanz, [Latex] X_{C} = \frac{1} {2\pi fC} [/Latex] wobei f die Frequenz und C die Kapazität ist.

Wenn also die kapazitive Nettoreaktanz X istC ' in Reihe dann [Latex] X_{C'} = \frac{1} {2\pi fC_{eq}} [/Latex]

Ersatzkapazität in Reihe [Latex] C_{eq} = \frac{C_{1}C_{2}} {C_{1}+C_{2}} [/Latex]

[Latex] X_{C'} = \frac{1} {2\pi f \times \frac{C_{1}C_{2}} {C_{1}+C_{2}}} [/Latex]

Also, aktueller [Latex] i= \frac{V_{in}} {X_{C'}} [/Latex]

Nun, [Latex] V_{out}= iX_{C_{2}}= \frac{V_{in}} {X_{C'}}\times \frac{1} {2\pi fC_{2}} [ /Latex]

Wie berechnet man die Spannung im Spannungsteiler?

Spannungsteiler sind sehr wichtige Komponenten in Verstärkern und Steuerschaltungen. Wir können Spannungen in einer Spannungsteilerschaltung mit einigen einfachen Formeln berechnen, die aus dem Ohmschen Gesetz und dem Kirchhoffschen Gesetz abgeleitet werden. 

Um die Spannung durch einen beliebigen Widerstand zu berechnen, müssen wir den Strom mit dem Verhältnis dieses Widerstandswerts und des äquivalenten Serienwiderstands des Spannungsteilers multiplizieren. Wenn es andere Elemente wie Kondensatoren gibt, ist das Verfahren das gleiche. Nur der Widerstand ist in diesem Fall Reaktanz. 

Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren Spannung vs. Spannungsabfall: Vergleichende Analyse.

Kaushikee Banerjee

Ich bin ein Elektronik-Enthusiast und widme mich derzeit dem Bereich Elektronik und Kommunikation. Mein Interesse liegt in der Erforschung der neuesten Technologien. Ich bin ein begeisterter Lerner und bastle an Open-Source-Elektronik herum. LinkedIn-ID – https://www.linkedin.com/in/kaushikee-banerjee-538321175

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