Grundlagen/Bauteile: ohmscher Spannungsteiler

Spannungsteiler

Die Schaltung heißt Spannungsteiler. Wir sehen eine Eingangsspannung Ue (Gesamtspannung), die über beiden Widerständen R1 und R2 wirkt (elektrischen Strom fließen lässt). Für diese Spannung sind die beiden Widerstände in Serie geschaltet (Serienschaltung).

Der Gesamtstrom ist I = Ue / (R1 + R2). Wenn ich nun wissen möchte, welche Spannung Ua (Ausgangsspannung) am Widerstand R2 anliegt, so ist wiederum nach dem Gesetz von Ohm: Ua = I x R2 = (Ue/(R1 + R2)) x R2. Wenn man diese Gleichung ein wenig umformt, erhält man:
Ua = Ue x R2 / (R1+R2). In Worten: Die Spannung an R2 ist die Eingangsspannung Ue für diese Schaltung mal Teilwiderstand R2 geteilt durch Gesamtwiderstand R1 + R2. Die usprüngliche Spannung wird kleiner, heruntergeteilt auf den R2/(R1+R2) - ten Teil. Die auch bei Wikipedia beschriebene Schaltung ist ein Spannungsteiler, der oft gebraucht wird. Eine besondere Bauform realisiert einen veränderlichen Spannungsteiler als sog. Potentiometer in einem einzigen Bauteil (nach neuer Rechtschreibung auch Potenziometer).

Wenn die Gesamtschaltung bei Ua noch weitergeführt wird (angedeutet durch die Punkte ...), fließt eventuell ein weiterer Stromanteil in den angefügten Schaltungsteil. Dann gilt natürlich nicht mehr, dass der gesamte Strom durch R2 fließt. Damit die Rechnung dennoch einigermaßen brauchbar ist, darf der Stromanteil, der nicht durch R2 geht nicht zu groß werden. Man sagt aus Erfahrung, dass der Strom nur bis zu einem Zehntel des Stromes durch R2 sein soll. Anderenfalls stellt sich ein anderes Teilerverhältnis ein, R2 ist nicht mehr R2, sondern R2 in Parallelschaltung mit dem Widerstand der auf Ua folgenden Schaltung.

Dieser Spannungsteiler ist ein rein ohmscher Spannungsteiler (ohne Spulen oder Kondensatoren), der sowohl für Gleich- als auch Wechselspannung einsetzbar ist. Bei Verwendung von Kondensatoren oder Spulen im Spannungsteiler ändert sich das Verhalten grundlegend, wir kommen bei den RC-Gliedern noch darauf.

Beispiel: Wir haben eine Batterie Ue=9 Volt, brauchen aber z.B. Ua=5 Volt. Der benötigte Strom in der nach Ua folgenden Schaltung soll 0,001 Ampere sein. Wie muss der Spannungsteiler aussehen?

Antwort: Da der Strom im Spannungsteiler 10 mal so hoch sein soll, ist dieser mit 0,01 Ampere anzunehmen. Daraus folgt für den Gesamtwiderstand R1 plus R2 ein Wert von 9 / 0,01 =900 Ohm. R2 wird mit einer Spannung von 5 Volt und einem Strom von 0,01 Ampere 500 Ohm groß. Damit wird der Widerstand R1 = 400 Ohm. Richtig? Jetzt muss man sich angewöhnen, noch die maximale Belastbarkeit der Widerstände zu bestimmen - es soll ja nichts durchbrennen! Das kannst Du bereits (Leistung oder konkret mit Rechnung).

bei Fragen
Stand: 24. Jan. 2013