Auch Spannungsquellen haben einen Innenwiderstand

Werden Verbraucherwiderstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten an eine Spannungsquelle angeschlossen

und soll der im Widerstand fließende Strom / nach dem Ohmschen Gesetz errechnet werden, so kann bei dieser Rechnung keineswegs von einer ständig konstanten Spannung ausgegangen werden, wie dies in Abbildung 94 und 95 erfolgt ist.

Erinnern wir uns, was über den elektrischen Stromkreis gesagt wurde (vgl. S. 18).

Der elektrische Strom fließt durch die Spannungsquelle in gleicher Stärke wie durch den Belastungswiderstand. Konsequenterweise erfährt er in der Spannungsquelle einen  Widerstandseffekt, denn auch die Spannungsquelle besitzt einen Innenwiderstand.


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Dieser Innenwiderstand Ri ist mit dem Belastungswiderstand RB in Reihe geschaltet.

Beide sind auf die durch die EMK erzeugte Urspannung Uo geschaltet.
In den Abbildungen 96 und 97 geht es um folgende Zusammenhänge:

Der elektrische Strom erzeugt im Innenwiderstand Ri einen inneren Spannungsabfall Uv.

An den Klemmen der Spannungsquelle steht die Klemmenspannung UK = U0 Uv zur Verfügung.

Je größer der Belastungsstrom ist, desto größer muß der innere Spannungsverlust und desto kleiner muß die Klemmenspannung sein.

Beachten Sie die Tabelle 98 und das Diagramm 99.

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Für jeden Belastungsfall ist die Summe aus der inneren Verlustspannung Uv und Klemmenspannung UK gleich der Urspannung Uo.
Nun gibt es beim Betrieb elektrischer Spannungsquellen drei Sonderfälle:

Sonderfall 1 (Abb. 100):
Die Spannungsquelle wird im Kurzschluß betrieben.

Setzt man die Verbindung der Klemmen der Spannungsquelle widerstandslos an, so fließt ein Kurzschlußstrom Ik, der nur durch den Innenwiderstand Ri begrenzt wird.

Die gesamte Spannung U0 fällt am Innenwiderstand ab, so daß zwischen den Klemmen keine Spannung gemessen werden kann. Die Spannungsquelle wird im Leerlauf betrieben.

Da bei offenen Klemmen kein Strom fließt, tritt im Inneren der Spannungsquelle kein Spannungsabfall auf.

Die Klemmenspannung UK ist gleich der Urspannung Uo.

Sonderfall 3 (Abb. 102):

Leistungsanpassung der Spannungsquelle
In der Tabelle wurden durch Rechnung die von der Spannungsquelle abgegebene Leistung und die in der Spannungsquelle selbst umgesetzte Verlustleistung in Abhängigkeit vom Belasiungswiderstand ermittelt.
Diese Ergebnisse sind in den Abbildungen 103 und 104 aufgetragen.
Die Spannungsquelle gibt ihre maximale Leistung bei einem Belastungswiderstand von 3 Ohm ab.

Dieser Widerstand entspricht dem Innenwiderstand der Spannungsquelle.

Will man nun aus einer Spannungsquelle die höchstmögliche Leistung herausholen, so muß der Belastungswiderstand so an die Spannungsquelle angepaßt werden, daß Innenwiderstand und Belastungswiderstand gleich sind. Dieser Vorgang wird Leistungsanpassung genannt.

Abbildung 104 läßt erkennen, daß bei kleinem Belastungswiderstand die in der Spannungsquelle umgesetzte elektrische Leistung beträchtlich sein kann.

Die der Leistung entsprechende Wärmeentwicklung kann zur Zerstörung der Spannungsquelle führen.



Quelle:
Jean Pütz
Einführung in die Elektronik Seite 34 DIN A4  ausdrucken
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