Spannungsteiler berechnen
Ausgangsspannung oder R2 eines Spannungsteilers berechnen — optional mit Lastwiderstand, Querstrom und Verlustleistung.
Modus wählen, Spannung und Widerstände eingeben. Der Lastwiderstand ist optional.
So funktioniert ein Spannungsteiler
Ein Spannungsteiler besteht aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen. Die Eingangsspannung U₁ liegt an der Reihenschaltung, die Ausgangsspannung U₂ greifst du am zweiten Widerstand R₂ ab. Weil durch beide Widerstände derselbe Strom fließt, teilt sich die Spannung im Verhältnis der Widerstände auf. Das braucht man zum Anpassen von Signalen, zum Messen hoher Spannungen mit einem Mikrocontroller oder zum Einstellen von Referenzspannungen.
Die Formeln
Beispiel: 12 V auf 5 V bei R₁ = 10 kΩ: R₂ = 10.000 × 5 ÷ 7 = 7.143 Ω. Mit dem E12-Wert 6,8 kΩ liegen am Ausgang 12 × 6.800 ÷ 16.800 = 4,86 V.
Bewährte Teilerpaare
| Eingang | Ausgang | R₁ | R₂ | tatsächlich |
|---|---|---|---|---|
| 5 V | 3,3 V | 1 kΩ | 2 kΩ | 3,33 V |
| 12 V | 5 V | 4,7 kΩ | 3,3 kΩ | 4,95 V |
| 24 V | 12 V | 10 kΩ | 10 kΩ | 12,0 V |
| 12 V | 3,3 V | 22 kΩ | 8,2 kΩ | 3,25 V |
| 230 V (Messung) | ≈ 3 V | 1 MΩ | 13 kΩ | 2,95 V |
Der Lastfehler
In der Praxis hängt am Ausgang eine Last, etwa ein Analogeingang. Sie liegt parallel zu R₂ und senkt dessen wirksamen Wert. Eine Faustregel: Der Lastwiderstand sollte mindestens zehnmal größer sein als R₂, dann bleibt der Fehler unter etwa 10 %. Im Rechner trägst du den Lastwiderstand ein und siehst, wie stark die Ausgangsspannung absinkt.
- Last klein gegenüber R₂: die Spannung bricht stark ein.
- Last groß gegenüber R₂: der Teiler verhält sich nahezu wie unbelastet.
- Mehr Strom durch den Teiler macht ihn stabiler, kostet aber Leistung (und im Akkubetrieb Laufzeit).
Häufige Fehler
Die Last vergessen. Ein Teiler wird mit angeschlossener Schaltung gerechnet, nicht im Leerlauf. Gib den Eingangswiderstand der Last ein.
Strom aus dem Teiler ziehen. Für mehr als wenige Milliampere sind Teiler ungeeignet. Hier gehören Spannungsregler hin.
Leistung der Widerstände übersehen. Bei höheren Spannungen (etwa 230 V) müssen die Widerstände die Verlustleistung und die Spannungsfestigkeit aushalten.
Toleranzen vergessen. Zwei 1-%-Widerstände ergeben schon rund 1 % Spannungsfehler, bei 5-%-Typen deutlich mehr.
Quellen
- Grundlagen der Elektrotechnik: Reihenschaltung, Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Regeln.
- IEC 60063: Normreihen E12 für Widerstandswerte.
Häufige Fragen
Mit U₂ = U₁ × R₂ ÷ (R₁ + R₂). Bei 12 V, R₁ = 10 kΩ und R₂ = 4,7 kΩ liegen am Ausgang 3,84 V.
R₂ = R₁ × U₂ ÷ (U₁ − U₂). Für 5 V aus 12 V mit R₁ = 10 kΩ sind es rund 7,1 kΩ, der nächste E12-Wert ist 6,8 kΩ.
Die angeschlossene Last liegt parallel zu R₂ und verkleinert dessen wirksamen Widerstand. Je kleiner der Lastwiderstand im Vergleich zu R₂, desto stärker bricht die Spannung ein.
Nein. Er liefert nur dann stabile Spannung, wenn praktisch kein Strom entnommen wird, etwa bei Messeingängen. Für Verbraucher nutzt man Spannungsregler oder Netzteile.
Als Faustregel zehnmal kleiner als der Eingangswiderstand der Schaltung, die am Teiler hängt. Größere Werte sparen Strom, kleinere reduzieren den Lastfehler.