So teilt sich die Spannung auf
Ein Spannungsteiler besteht aus zwei Widerständen in Reihe. Die Eingangsspannung verteilt sich im Verhältnis der Widerstände auf beide. Greift man die Spannung über dem unteren Widerstand ab, erhält man eine kleinere, fest eingestellte Spannung. So lassen sich Messsignale an den Eingang eines Mikrocontrollers anpassen oder Referenzspannungen erzeugen.
Der Rechner bestimmt die Ausgangsspannung im unbelasteten Fall, das Teilerverhältnis, den Querstrom durch beide Widerstände und die Leistung, die der Teiler dabei verbraucht. Weil die Widerstände in Kiloohm eingegeben werden, erscheint der Strom in Milliampere und die Leistung in Milliwatt.
Zwei Zusatzfunktionen machen den Rechner für die Praxis nützlich. Mit einem Lastwiderstand sehen Sie, wie stark die Spannung einbricht, wenn am Ausgang etwas angeschlossen wird. Mit einer Wunschspannung berechnet er umgekehrt, welchen Wert R2 bei vorgegebenem R1 haben muss.
U_a = U_e × R2 ÷ (R1 + R2); mit Last: R2 ∥ R_L = R2 × R_L ÷ (R2 + R_L); R2 = R1 × U_a ÷ (U_e − U_a)
Belastung und Auswahl der Widerstände
Der wichtigste Fehler beim Spannungsteiler ist eine zu große Last. Der Lastwiderstand liegt parallel zu R2 und verkleinert den wirksamen unteren Widerstand. Als Faustregel sollte der Querstrom mindestens zehnmal größer sein als der Laststrom, dann bleibt die Abweichung bei wenigen Prozent. Der Rechner markiert einen Einbruch über 5 Prozent als kritisch.
Kleine Widerstände machen den Teiler belastbarer, erhöhen aber den Stromverbrauch. In batteriebetriebenen Schaltungen wählt man deshalb oft Werte im Bereich von 10 bis 100 kΩ und gleicht die Belastung mit einem hochohmigen Eingang aus, etwa einem Operationsverstärker oder dem Analogeingang eines Mikrocontrollers.
Zur Versorgung von Verbrauchern mit wechselndem Strom eignet sich ein Spannungsteiler nicht. Dafür sind Spannungsregler gedacht, die die Ausgangsspannung unabhängig von der Last halten. Typische Einsatzgebiete des Teilers sind Messeingänge, Pegelanpassung zwischen 5 V und 3,3 V sowie Einstellungen mit einem Potentiometer, das intern nichts anderes als ein verstellbarer Spannungsteiler ist.
Der berechnete R2 für die Wunschspannung ist selten als Normwert erhältlich. Wählen Sie den nächstgelegenen Wert der E12- oder E24-Reihe und prüfen Sie das Ergebnis erneut im Rechner. Toleranzen der Widerstände von 1 oder 5 Prozent wirken sich direkt auf die Ausgangsspannung aus. Das ohmsche Gesetz für einzelne Widerstände löst der Ohmsches-Gesetz-Rechner.
Tipps und typische Fehler
Teiler sauber dimensionieren.
- Querstrom: 10 × Laststrom.
- Hochohmig: Spart Strom.
- Toleranz: 1 % wählen.
- Regler: Für Verbraucher.
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Häufige Fragen
Wie berechne ich einen Spannungsteiler?
U_a = U_e × R2 ÷ (R1 + R2).
Warum sinkt die Spannung unter Last?
Die Last liegt parallel zu R2 und verkleinert den unteren Widerstand.
Kann ich mit einem Spannungsteiler einen Verbraucher versorgen?
Nur sehr kleine, konstante Lasten; sonst ist ein Spannungsregler nötig.
Wie teile ich 5 V auf 3,3 V?
Zum Beispiel mit 1 kΩ oben und 2 kΩ unten, das ergibt 3,33 V.
Ist ein Potentiometer ein Spannungsteiler?
Ja, ein verstellbarer mit Schleifer als Abgriff.
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