7. und 8. Dezember: Elko und LED
Laden Sie den Elektrolytkondensator an der Batterie und entladen Sie ihn dann über die LED. Es gibt einen kurzen Lichtblitz. Die Zeitkonstante ist etwa 100 µF * 1 kOhm = 100 ms. Grob gesprochen leuchtet die LED eine Zehntelsekunde lang. Tatsächlich leuchtet sie länger, aber nur noch sehr schwach.

Laden Sie den Elko auf und messen Sie seine Spannung. Diesmal nimmt sie nur sehr langsam ab. Wenn Sie den Schalter nach rechts legen, sinkt die Spannung zwar sehr schnell unter 2 V, aber nur noch sehr langsam unter 1,5 V. Warum? Das liegt an der Diodenkennlinie. Sobald U-LED unter 1,5 V sinkt, fließt fast kein Strom mehr.
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Das folgende Diagramm zeigt wie ein Kondensator sich bei einer Zeitkonstante von einer Millisekunde von einer Anfangsspannung von 10 V aus entlädt. Wenn Sie den 100-µF-Elko dagegen nur über den Innenwiderstand des Messgeräts von 10 MOhm entladen beträgt die Zeitkonstante 1000 Sekunden! Diesmal können sie in aller Ruhe messen. Wenn Sie versuchen die Zeitkonstante genauer zu bestimmen kann sie auch deutlich kleiner als 1000 s ausfallen. Der Grund ist die Selbstentladung des Elkos. Man kann sich vorstellen dass da ungewollt noch ein Widerstand mit eingebaut ist.

Bauen Sie den 150-kOhm-Widerstand ein. Die LED leuchtet jetzt nur noch sehr schwach. Messen Sie die LED-Spannung. Seltsam, sie ist nur unwesentlich geringer als am vierten Dezember, als Sie denselben Versuch mit 1 kOhm durchgeführt haben. Also: Etwas weniger Spannung, aber sehr viel weniger Strom.

Die Ergebnisse sind mit der LED-Kennlinie zu erklären. Der Strom steigt exponentiell mit der Spannung an. Bei gleichem Strom hat die gründe LED mehr Durchlassspannung als die rote. Umgekehrt fließt bei gleicher Spannung sehr viel weniger Strom durch die grüne als durch die rote LED. Das erklärt auch den Versuch am 6. Dezember.

Literatur: Lernpaket Elektronik

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