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EIN Spannungsteiler ist eine Schaltung, die elektrische Spannung zerfällt in Teile. Der Zweck besteht darin, aus einer vorhandenen Versorgungsspannung eine niedrigere Spannung abzuleiten, z.B. für die Grundeinstellung von a Transistorverstärker.

Dies geschieht dann, indem die Spannungsquelle über zwei oder mehr Eingänge geleitet wird in Reihe geschaltetWiderstände stellen. In seiner einfachsten Form sieht das Schema wie die Abbildung rechts aus.

Spannungsteiler

Die angelegte Spannung U wird genau im Verhältnis ihrer Werte auf die beiden Widerstände verteilt. Wenn also U = 10 Volt und R1:R2 = 1:9, dann Widerstand R1, 1 Volt und 9 Volt über R2, handelt es sich um den Verhältnis. Der tatsächliche Wert spielt also keine Rolle. Widerstände von 1 und 9 Ohm liefern hinsichtlich der Spannungsteilung genau das gleiche Ergebnis wie Widerstände von 100 kΩ und 900 kΩ. Die Wahl der Betonwiderstandswerte richtet sich nach dem gewünschten Strom. In der Praxis wird die Spannung an R2 am schnellsten mit der Formel berechnet:

${displaystyle U_{2}=U*{frac {R_{2}}{R_{1} R_{2}}}}$

Wenn die beiden Festwiderstände des Spannungsteilers durch eine Variable mit Mittelanzapfung ersetzt werden, entsteht ein sogenannter Potentiometer, man hat einen variablen Spannungsteiler.

Variabler Spannungsteiler

Die Spannung am Mittelabgriff, dem sogenannten Läufer, ist auf einen beliebigen Wert zwischen 0 und U einstellbar, so dass eine proportionale (analoge) Regelung entsteht. Der Widerstandswert über dem Schleifer wird immer als R1 und der unter dem Schleifer als R2 angezeigt. Da sie komplementär sind (der Gesamtwiderstandswert des Potentiometers ist eine Konstante), sieht man auch, dass es nur auf das Verhältnis ankommt.

Existiert eins zwischen dem Nullpotential (der untersten Linie des Diagramms) und dem Läufer Voltmeter Sie können sehen, wie mit dem Potentiometer die Spannung zwischen 0 und U eingestellt werden kann.

Je nach Verwendungszweck des Spannungsteilers muss auch der durch die Schaltung fließende Strom berechnet werden, der durch den Absolutwert der Widerstände oder des Potentiometers bestimmt wird.

Berechnung nach dem Ohmschen Gesetz

Die Formel für einen Spannungsteiler folgt aus Ohm'sches Gesetz:${Anzeigestil U=Icdot R}$. Im Spannungsteiler beträgt der Gesamtwiderstand (der Ersatzwiderstand) ${displaystyle R_{v}=R_{1} R_{2}}$, woraus folgt, dass der Strom im Netz gleich ${displaystyle I={frac {U}{R_{1} R_{2}}}}$. Dieser Strom fließt durch beide Widerstände und somit lässt sich der Spannungsabfall für beide Widerstände berechnen: ${displaystyle U_{1}=Icdot R_{1}}$ und ${displaystyle U_{2}=Icdot R_{2}}$.

In der Praxis sind jedoch die verfügbare Spannung U und die zu erhaltende (Teil-)Spannung U2 im Voraus bekannt und die Widerstände müssen berechnet werden. Diese folgen aus:

${displaystyle R_{1}={frac {U_{1}}{I}}}$, bzw. ${displaystyle R_{2}={frac {U_{2}}{I}}}$.

Dabei ist zu beachten, dass die Widerstände des Spannungsteilers jeweils eine "nutzlose" Leistung verbrauchen (elektrisch: zerstreuen) gleicht ${Displaystil P=I^{2}cdot R}$.

Außerdem funktioniert es nur bei hochohmiger Last und konstantem Strom; Wenn der Strom variiert, fällt auch die Spannung an den Widerständen ab. Bei niederohmiger Last (über R₂) ein höherer Strom fließt durch R₁ dann von R₂ so dass es keine proportionale Spannungsteilung gibt. Soll die Spannung bei schwankendem Strom konstant sein, ist a Spannungsregler verwendet werden.

Vorwiderstand

Eine Anwendung des Spannungsteilers bildet den Serienwiderstand von a Voltmeter. Durch Reihenschaltung weiterer Vorwiderstände mit dem Innenwiderstand von a (Milli)Amperemeter Umschaltung kann dasselbe Amperemeter unterschiedliche Spannungsbereiche messen wie ein Voltmeter.

Ein Vorwiderstand kann auch verwendet werden, um beispielsweise eine 6 V, 50 mA Lampe an einer 12 V Autobatterie zu brennen.Der Vorwiderstand berechnet sich dann wie folgt:

• Strom durch den Widerstand R₁ und die Lampe I = 50/1000 = 0,050 A
• Spannungsabfall über R₁ = U₁ = 6 F
• Spannungsabfall über R₂ (hell) = U₂ = 6 F

Der Vorwiderstand muss dann sein;${displaystyle R_{v}={frac {U}{I}}={frac {6}{0.05}}=120Omega }$

Dann muss noch die Verlustleistung berechnet werden, um zu bestimmen, wie „schwer“ der Widerstand sein muss, damit er nicht durchbrennt. Der Strom bewirkt im Widerstand eine aufgenommene elektrische Leistung (umgewandelt in Wärme) von:

${Anzeigestil P=I^{2}cdot R_{v}=0,050cdot 0,050cdot 120=0,3W}$.

Der Widerstand muss daher für eine Leistungsaufnahme von mindestens 0,3 Watt geeignet sein. Es stehen Widerstände von 0,5 Watt zur Verfügung, so dass diese gewählt werden können.

Der Spannungsteiler wird hier durch den in Reihe geschalteten Vorwiderstand und die Lampe gebildet.

Dual

Das duale Konzept des Spannungsteilers ist das Leistungsteiler