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Kennlinie der Leuchtdiode

30 Übungen zu Messaufbau, Kennlinie und der Schleusenspannung einer Leuchtdiode im aufgebauten Stromkreis — Schritt für Schritt. Mit ausführlichem Lösungsweg zu jeder einzelnen Aufgabe.

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Übungsaufgaben

Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.

A1
Fadenkreuz auf der Kennlinie
AFB I

Das Diagramm zeigt die Kennlinie einer weißen LED. Lies mit dem Fadenkreuz die gesuchten Werte ab.

Fahre das Fadenkreuz an der Kennlinie entlang: ziehen oder in das Diagramm tippen. Mit der Tastatur: Tab ins Diagramm, ←/→ verschieben (mit Shift zehnfach), Enter rastet ein. Die Werte liest du an den Achsen ab.

Die Hilfslinien des Fadenkreuzes führen zu beiden Achsen. Bei 10 mA liegen an der weißen LED etwa 2,93 V; bei 3,15 V fließen schon rund 36 mA – mehr als die üblichen 20 mA Maximalstrom.
Bewege das Kreuz, bis die waagerechte Hilfslinie die I-Achse beim gesuchten Wert trifft.
Auf der U-Achse ist ein kleines Kästchen 0,05 V breit, auf der I-Achse 2 mA hoch.
A2
Rechenkette
AFB II

Eine grüne LED (Schleusenspannung 2,2 V) liegt mit einem Vorwiderstand an einer 5,0-V-Quelle. Der Strom soll 14 mA betragen. Ermittle Schritt für Schritt die gesuchten Größen.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Spannung am Vorwiderstand V
  2. Widerstand des Vorwiderstands Ω
  3. Leistung, die die LED umsetzt mW
  4. Strom mit einer roten LED (1,8 V) und demselben Vorwiderstand mA
Der Vorwiderstand bekommt immer den Rest der Spannung. Eine LED mit kleinerer Schleusenspannung lässt deshalb bei gleichem Widerstand mehr Strom fließen.
Erst die Restspannung am Vorwiderstand, dann R = U : I mit I in Ampere.
Die LED setzt P = 2,2 V · 14 mA um; mit der roten LED liegen am selben Widerstand 3,2 V.
A3
Messkreuze eintragen
AFB I

Messwerte einer gelben LED: 1,6 V → 0 mA, 1,8 V → 0 mA, 1,9 V → 1 mA, 2,0 V → 6 mA, 2,1 V → 16 mA. Zeichne die Messkreuze in das I-U-Diagramm ein.

Ziehe die Punkte mit der Maus oder dem Finger an die richtige Stelle — sie rasten im Raster ein. Mit der Tastatur: Tab zum Punkt, Pfeiltasten verschieben ihn, mit Shift in größeren Schritten.

Die ersten beiden Kreuze liegen auf der U-Achse, ab 1,9 V geht es steil nach oben – das Knie dieser LED liegt bei etwa 1,9 bis 2,0 V. Eine Ausgleichskurve würde jetzt glatt dem Verlauf der Kreuze folgen.
Jedes Kreuz lässt sich nur senkrecht verschieben – die Spannung stimmt schon.
Ein kleines Kästchen auf der I-Achse entspricht 1 mA.