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Material

Aufgabe 1

Im Datenblatt der Leuchtdiode sind folgende Diagramme zu finden: (Datenblatt:

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name Datenblatt_Leuchtdiode_5003R1C-BSA-A.pdf

)

Leuchtdioden sind nichtlineare Bauteile, das bedeutet die Spannung ist nicht wie bei einem Widerstand proportional zum Strom, in dem linken Diagramm ist die Kennlinie zu sehen. Die Helligkeit von LEDs wird durch den Strom bestimmt, der durch diese fließt. Das ist im rechten Diagramm abgebildet.

Die Leuchtdiode soll bei einer Intensität von 1, also volle Intensität betrieben werden. Achtung: Wenn mehr Strom durch die LED fließt geht sie kaputt!

• Wie groß ist der Strom

  Mathinline
  body I_{LED}

  , bei dem die LED maximal hell leuchtet? (Intensität von 1)

• Wie groß ist die Spannung

  Mathinline
  body V_{LED}

  , die über die LED abfällt, wenn der maximal erlaubte Strom durch diese fließt?

Wenn Sie eine Spannunsversorgung von 5V haben, müssen Sie den Strom durch die LED mit einem Widerstand begrenzen. Die linke Abbildung zeigt die Grundschaltung.

• Berechnen Sie R, sodass der Strom

  Mathinline
  body I_{LED}

  durch den Widerstand und somit auch durch die LED fließt.

Nun haben Sie allerdings nur

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body 10 k\Omega

Widerstände zur Verfügung, weshalb Sie sich eine Schaltung überlegen sollen, die aus mehreren Widerständen besteht und den gewünschte Ersatzwiderstand hat. Die Schaltung soll dann, wie in dem rechten Bild anstelle des grauen Kastens eingesetzt werden.

• Wie müssen die

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  body 10 k\Omega

  Widerstände verschaltet sein und wie viele brauchen Sie? (Es muss nicht exakt Stimmen, aber die Größenordnung muss Stimmen. Der

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  body 100\Omega

  Widerstand soll nicht verwendet werden.)
  

• Bauen Sie die Schaltung der Widerstände auf das Steckbrett ohne LED und Spannungsversorgung auf.

• Nehmen Sie ein Multimeter und überprüfen Sie den Gesamtwiderstand.

• Schließen Sie nun die LED an. Wenn Sie in das Plexiglas der LED schauen sehen sie zwei Dräte. Die größere Fläche ist die Kathode, schließen Sie die auf die positve Seite (Seite mit den Widerständen) an. Die Anode wird an Ground angeschlossen.

• Die LED sollte leuchten, sobald Sie das Netzteil mit 5V einschalten.

• Messen Sie mit einem Multimeter die Spannung über die LED. Dafür muss das Messgerät parallel zur LED geschaltet sein. Stimmt der gemessene Wert mit dem Wert aus dem Datenblatt (Screenshot der Diagramme) überein?

• Messen Sie mit einem Multimeter den Strom durch die LED. Dafür müssen Sie das Messgerät in Reihe mit der LED schalten. Stimmt der gemessene Wert mit der Rechnung überein?

Aufgabe 2

Nehmen Sie den

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body 100 \Omega

Widerstand. Der Widerstand hat eine Leistungsangabe von

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body 1/4 W

, das heißt es darf maximal diese Leistung über den Widerstand abgegeben werden bevor er kaputt geht.

• Berechnen Sie die Spannung, die angeschlossen werden muss, damit über den Widerstand die

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  body 1/4 W

  abgegeben werden.

• Stellen Sie das Netzteil auf die Spannung ein und Schließen sie den Widerstand ohne Breadboard direkt an die Klemmen an. Was stellen Sie fest, wenn sie den Widerstand mit den Fingerspitzen anfassen?

• Legen Sie den Widerstand weit weg von allen Menschen auf den Tisch. Stellen Sie nun das Netzteil auf die doppelte Spannung ein.