Der Spannungsteiler ist nichts Neues
Du hast ihn in Modul 4 schon gebaut. Zwei Widerstände in Reihe teilen die Spannung im Verhältnis ihrer Werte auf. Neu ist nur, dass wir jetzt den Punkt zwischen den beiden anzapfen und als Ausgang benutzen.
Zwei Widerstände von je 10 kΩ liegen zwischen 5 V und Masse. Vom Punkt dazwischen führt eine Leitung nach rechts — das ist der Ausgang. Weil beide Widerstände gleich gross sind, liegt dort die halbe Eingangsspannung: 2.5 V.
Die Formel
U(aus) = U(ein) · R₂ / (R₁ + R₂)
Dabei ist R₂ der untere Widerstand — der, der zur Masse führt. Das ist die einzige Stelle, an der man sich vertun kann, und es lohnt sich, sie sich einzuprägen: Der Ausgang wird gegen Masse gemessen, also zählt der Widerstand, der zwischen Ausgang und Masse liegt.
Nachgerechnet für die Figur:
U(aus) = 5 V · 10 kΩ / (10 kΩ + 10 kΩ) = 5 V · 0.5 = 2.5 V
Und du kannst es dir auch ohne Formel herleiten, genau wie in Modul 4:
I = 5 V / 20 kΩ = 0.25 mA U über R₂ = 10 kΩ · 0.25 mA = 2.5 V ✓
Beide Wege führen zum selben Ergebnis. Die Formel ist nur die Abkürzung.
Nur das Verhältnis zählt
10 kΩ / 10 kΩ gibt dieselben 2.5 V wie 1 kΩ / 1 kΩ oder 100 kΩ / 100 kΩ. Für die Ausgangsspannung zählt nur das Verhältnis.
Die absoluten Werte entscheiden über etwas anderes: wie viel Strom der Teiler dauernd verbraucht.
| Teiler | Querstrom an 5 V |
|---|---|
| 1 kΩ / 1 kΩ | 2.5 mA |
| 10 kΩ / 10 kΩ | 0.25 mA |
| 100 kΩ / 100 kΩ | 0.025 mA |
Dieser Strom fliesst, solange die Schaltung läuft, und wird komplett zu Wärme. Bei Batteriebetrieb ist das der Unterschied zwischen Wochen und Monaten Laufzeit. Warum man ihn trotzdem nicht beliebig klein macht, klärt die nächste Lektion.
Wofür man das braucht
Zwei Anwendungen kommen in diesem Kurs vor:
- Ein zu hohes Signal herunterbringen. Ein Sensor liefert 5 V, dein ESP32 verträgt 3.3 V. Der Teiler macht daraus einen erlaubten Wert. Das ist Modul 10 — und die wichtigste Anwendung überhaupt.
- Eine Referenzspannung erzeugen, etwa die halbe Versorgung als Vergleichswert.
Was ein Spannungsteiler nicht kann: eine Schaltung mit Energie versorgen. Er ist keine Stromquelle. Sobald etwas am Ausgang hängt, das nennenswert Strom zieht, bricht die Spannung ein — und genau darum geht es als Nächstes.
Kurze Selbstkontrolle
Zählt nicht — nur zum Prüfen, ob es angekommen ist.
1.Ein Teiler aus R₁ = 1 kΩ (oben) und R₂ = 3 kΩ (unten) liegt an 8 V. Wie gross ist die Ausgangsspannung?
2.Du ersetzt in einem Teiler beide Widerstände durch zehnmal grössere. Was ändert sich?