Elektrotechnik für Anfänger

Da es hier im Forum einige Neulinge gibt, die sich nicht so recht mit der Elektronik ihrer Bot´s auskennen, wollte ich mal eine Art "Unterricht" geben. Da ich aber auch nicht "allwissend" bin, bitte ich um die Unterstüzung der Elektro-Gurus, mich zu korrigieren oder zu ergänzen, wenn ich mal daneben liege.

Zum Beispiel hatte ich mir gedacht mal zu erklären was ein Spannungsteiler ist oder wie lange hält mein Akku, wie groß muss ich ihn dimensionieren? warum brauche ich einen bestimmten Regler für Brushlessmotoren, wie funktioniert so ein Regler eigentlich.
Und ähnliches. Natürlich kann jeder der etwas zu sagen hat etwas hier rein schreiben. Zum Beispiel bei Fragen oder wenn er selbst etwas erklären möchte.
Aber bitte keine Fragen wie: Wie baue ich einen Fahrregler? Wie baue ich mir einen Empänger? Oder andere komplexe Themen bitte gesondert fragen.
Denn wie schon im Titel steht "Elektrotechnik für Anfänger"

Ok, dann würde ich morgen mit dem Spannungsteiler mal anfangen, da das gerade in Bezug auf die Servos aktuell ist.

So dann leg ich mal los. (Ich komm mir so vor, wie ein Lehrer )

Lektion 1: Der Spannungsteiler (Bild1.1)

Spannungsteiler ein komisches Wort. Auf den ersten Blick erkennt man nicht was dieses Wort bedeuten soll.
Man kann ihn aber sehr leicht bauen und berechen (oh mein Gott! MATHE?!?!). Keine Panik. Es sieht nur so
schwerer aus als es ist.

Aber nun zum Aufbau. Ein Spannungsteiler besteht in der impelsten Form aus nur zwei Widerständen die in
reihe geschaltet sind.
Aber was bedeutet in "reihe" geschaltet? Ganz einfach.

Nemen wir mal an die Spannung1 beträgt 10V und beide Widerstände haben 100Ohm.
Dann fließt der Stom (A) von + über beide Widerstände nach -. Den Strom können wir entweder messen oder
berechnen.
Da ich aber hier nicht messen kann, wird gerechnet.
Die Formel für den Strom ist U (Spannung) geteilt durch Widerstand (Ohm).

Also: 10V geteilt durch (/) (2 mal 100Ohm) -> 10V/(2*100Ohm)= 0,05A oder besser 50mA (Milliampere)

Jetzt können wir berechnen, wie viel Spannung an jedem Widerstand abfällt. Wir wissen die Spannung (10V)
den Widerstand (100Ohm ein Widerstand) und den Strom durch beide Widerstände (50mA).
Die Formel für den Spannungsabfall an R1 ist: R1*Iges (Widerstand mal Strom)

Also: R1*Iges -> 100Ohm*0,05A=5V

Es fallen also 5V an dem ersten Widerstand ab. Da der zweite Widerstand auch 100Ohm hat und der Strom überall gleich ist (nur in der Reihenschaltung), müssten an dem zweiten Widerstand also auch 5V abfallen.

Wir kontrollieren: R2*Iges -> 100Ohm*0,05A=5V

Schwer oder? :))

Nun wird es schwieriger!

Der belastete Spannungsteiler (Bild1.2)

Ein belasteter Spannungsteiler ist eigentlich nichts anderes als ein "normaler" Spannungsteiler. Nur das
ihm ein anderer parallel geschaltet ist.

Wir nehmen wieder eine Spannung von 10V und Widerstandswerte von 100Ohm (R1,R2,R3).

Errechnen wir erstmal den Gesammtwiderstand der Schaltung. Oben war das ja einfach. Da brauchte man auch
nur 100+100 rechen. Hier müssen wir aber etwas mehr rechen. Als erstes rechnen wir die Parallelschaltung
aus. R23. ((1/R2)+(1/R3))hoch-1 Daraus ergibt sich folgende Rechnung (kleinschrittig gerechnet):

1/100Ohm+1/100Ohm -> 0,01+0,01=0,02 1/Ohm (1 durch Ohm)

0,02 1/Ohm sind doch nicht 0,02Ohm? oder?
Nein, deswegen müssen wir jetzt auch den KEhrwert daraus nehmen.
Es gibt zwei Möglichkeiten dies zu tuhen. Die erste wir rechen 1/0,02 oder wir rechenen 0,02 hoch-1.
Ich bevorzuge 0,02 hoch-1. daraus kommem 50Ohm.

Jetzt haben wir aber immer noch nicht den Gesammtwiderstand der Schaltung. Und weiter geht es einfacher.
Jetzt rechnen wir R1+R23 -> 100Ohm+50Ohm=150Ohm.
Nun können wir wie oben den Gesamtstrom berechen (der fließt aber nur durch R1 warum zeige ich gleich).
I=U/R -> 10V/150Ohm=0,066666....A

Die Spannung an R1 ist also: R1*Iges -> 100Ohm*0,06666...A=6,667V (3. Stelle gerundet)
Da der Strom bei R2 und R3 über die Verhältnisse aufteilt, ist der Strom an R2 nur 0,033...A groß.
Warum? R2 und R3 sind gleich groß. Also teilt der Strom sich auch zu zwei gleichen teilen auf.

Also rechnen wir: U2=R2*I2 -> 100Ohm*0,0333A=3,333V
Kontrolle: Uges=U1+U2 -> 6,667V+3,333V=~10V

MERKE!!!:
-Bei einer Reihenschaltung ist der Strom überall gleich groß, die Spannungen nicht.
(einfach zu berechnen mit U=R*I)
-Bei einer Parallelschaltung sind die Spannungen überall gleich groß, die Ströme aber nicht.
(sie teilen sich über die Verhältnisse auf)

So ich hoffe das das für den Anfang nicht zuviel ist. :]

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Edit:

(Anreiz von IBF)

Grundformel(n) für das "Idiotendreieck"

U=R*I
R=U/I
I=U/R

U ist die Spannung. Einheit ist V (µV, mV, V, kV)
R ist der Widerstand. Einheit ist Ohm (µOhm, mOhm, Ohm, kOhm)
I ist der Srom. Einheit ist A (µA, mA, A, kA)

Interessiert sich nur pazerbot für dieses Thema?
Ich hatte gedacht das sind mehr!

Wheatstonsche-Messbrücke?! Ok das ist heftig. Da muss ich zugeben da habe ich selber probleme.
Ich rechne immer mit dem 3.Satz. Ich wäre dankbar, wenn jemand anders dieses erklärt.

Ich mach trotzdem mal eine Berechnung des Vorwiderstandes einer LED.

Berechnen des Vorwiderstandes einer LED

Zunächst was ist eine LED. Eine LED ist ein kleiner meist durchsichtiger runder Plastikkörper
mit Anschlussbeinchen. Die Anschlussbeinchen sind nicht gleich lang. So kann man einfach erkennen
wo "Plus" und wo "Minus" ist. Das lange Beinchen ist Plus, also die Anode. Demnach ist das kurze
Beinchen Minus, also die Katode. OK, genug des vorgeplänkels.
Den Vorwiderstand einer LED zu berechnen ist ganz einfach. Es ist eine einfache Reihenschaltung
von zwei Widerständen.
Nemen wir an die LED hat folgende Werte: U typisch=3,18V, U max=3,33V und I typisch=20mA,
I max=30mA. Also welche Werte sollte man den nun nehmen? Am besten die typischen Nenndaten also
U=3,18V und I=20mA. Jetzt kann man den Widerstand der LED berechnen. Die Formel würde also lauten:
R=U/I -> 3,18V/0,02A=159Ohm. Die mA müssen in A umgerechnet werden ->0,02A. Die LED besitzt bei 20ma
also einen Widerstand von 159Ohm. Jetzt brauchen wir noch die Versorgungsspannung. Nehmen wir mal
8V (zwei volle Lipozellen). Da die LED ohne Vorwiderstand kaput gehen würde müssen wir nun den
Vorwiderstand berechen. Die LED darf nur von einem Strom von 20-30mA durchflossen werden. Also rechen
wir den Gesamtwiderstand bei 20mA aus. R=U/I -> 8V/0,02A=400Ohm. Der Gesamtwiderstand beträgt also
400Ohm. Jetzt müssen wir nur noch den Widerstand der LED von dem Geamtwiderstand abrechnen.
400Ohm-159Ohm=241Ohm. Der Vorwiderstand sollte also nicht kleiner sein als 241Ohm.

Übunsaufgaben:
Uled=2V I=10mA Uversorgung=5V
Uled=3,33V I=30mA Uversorgung=12V
Uled=3,5V I=40mA Uversorgung=18,5V

Spannungswandler von 12VDC auf 230VAC oder die kleinen von 11V auf 5V für die Empfängerelektronik?