Elektrischer Spannungsteiler und Potenziometer

Das Potenziometer ist ein elektrischer Spannungsteiler. Über einen Drehtaster kann eine Spannung auf mehrere (meistens zwei) Leitungen verteilt werden.

Das Potenziometer ist ein elektrisches Bedienbauteil, welches beispielsweise an vielen Hifi-Endgeräten zu finden ist.  Eine der häufigsten Funktionen eines Potenziometers, besonders in Form eines Schiebe- oder Drehpotenziometers, ist die Lautstärkenregelung über einen Dreh-/Schiebetaster. Viele Potenziometer haben einen Schleifkontakt, welcher eine Widerstandsbahn darstellt.

Potenziometer lassen sich auch über die Bedienbarkeit voneinander unterscheiden:

Trimmpotenziometer

Trimmpotenziometer sind nur durch (spezielles) Werkzeug einstellbar und daher eher nicht als Endbedienelement vorgesehen. Einige Trimmpotentiometer lassen sich durch eine Schraube einstellen und sind auch mit gewöhnlichen Schraubedrehern verstellbar.

Schiebepotenziometer

Schiebepotenziometer lassen sich meistens mit einem kleinen Griff verstellen. Der Griff (Abgriff) lässt sich über eine Bahn verschieben.

Drehpotenziometer

An einer Drehachse ist ein Schleifer (Abgriff) befestigt, der den Stromfluss von einer bestimmten Stelle einer Widerstandsbahn abgreift und die Spannung damit teilt. Der Abgriff wird durch Drehen in seinem Winkel verstellt.

Ein Drehpotenziometer mit kohlebeschichtetem Schleifkontakt:


Die Widerstandsbahn befindet sich i.d.R. nicht sichtbar in einem isolierenden Gehäuse aus Kunststoff (bei sehr schwacher Spannung) oder Keramik.

Das Potenziometer hat einen Eingange und zwei Ausgänge. Ein Ausgang ist im Weg feststehend, der zweite (Mitte) hat einen variablen Weg, welcher über die Winkelausrichtung des Abgriffs eingestellt wird. Der variable Weg ist in der Regel ein Teilkreisumfang und definiert sich durch einen Winkel.

Werden Verbraucher an beiden Ausgängen angeschlossen, so lässt sich die Spannung auf beide Ausgänge aufteilen und so an die Verbraucher weiterleiten.

Potenziometer sind auch mechanische Bauteile, welche durch die Verwendung des Schleifkontakts einem gewissen Verschleiß unterliegen und daher in Zukunft weitgehend von digitalen Bedienflächen ersetzt werden.

Spannungsteiler

Ein elektrischer Spannungsteiler ist eine Reihenschaltung von Zweipolen (Widerständen). Die elektrische Spannung teilt sich so in einer Reihenschaltung auf.

In diesem Fall entspricht das Verhältnis aus der U1 und R1 gleich U2 und R2 sowie dem Verhältnis aus Gesamtspannung U und dem gesamten Widerstand R.

Unbelasteter Spannungsteiler

Ist der Spannungsteiler nicht mit einer Ausgangslast verbunden, ergibt sich das Verhältnis von Ausgangsspannung zur Eingangsspannung durch das Verhältnis eines Widerstands zur Widerstandssumme (Reihenschaltung).

Belasteter Spannungsteiler

Wird am Ausgang des Spannungsteilers eine Last (in der Skizze: RL) angelegt, handelt es sich um einen belasteten Spannungsteiler.

Die Ausgangsspannung ist definiert durch eine Parallelschaltung (Innenwiderstand R2 und Lastwiderstand). Die Eingangsspannung ist eine Reihenschaltung aus dem Innenwiderstand R1 und der Parallelschaltung, welche die Ausgangsspannung ergibt.

So kann wieder das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung aus dem Verhältnis der Widerstände zueinander ermittelt werden.

Benjamin Aunkofer ist Wirtschaftsingenieur und -informatiker. Er arbeitet in den interdisziplinären Themengebieten als Dozent an der HTW Berlin und engagiert sich als Unternehmer insbesondere für Big Data und Industrie 4.0.