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Ersatz Spannungs-Stromquelle
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festome
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Anmeldungsdatum: 26.03.2011
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: 26 März 2011 - 15:34:54    Titel: Ersatz Spannungs-Stromquelle

Ich hab Schwierigkeiten mir die Ersatzspannungsquelle als Ersatzstromquelle vorzustellen.. Wieso man die Reihenschaltung als Parallelschaltung umzeichnen kann???
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3462

BeitragVerfasst am: 26 März 2011 - 16:27:01    Titel:

Zunächst mal: Ist Dir der Unterschied zwischen Strom- und Spannungsquelle klar? Wodurch zeichnen sich ideale Quellen aus, insbesondere was ihren Innenwiderstand angeht? Wodurch werden sie zu realen Quellen, die bzgl. der äußeren Belastung dasselbe Verhalten aufweisen?
elexberd
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Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 787
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 27 März 2011 - 16:19:05    Titel:

Vielleicht hilft dir ein sog. "Schwarzer Kasten":
Stelle dir vor, dass eine elektrische Energiequelle in einem schwarzen Kasten eingesperrt ist und nur die zwei Anschlüsse nach außen geführt sind.

Wenn du nicht weißt, was drin ist, wirst du sicherlich zuerst die Spannung an den Anschlüssen messen. Nehmen wir mal an, es handelt sich um Gleichspannung, dann hast du mit dieser ersten Messung die Leerlaufspannung festgestellt.
Wenn du nun irgendeine Belastung anschließt, kannst du messen, was dabei passiert. Die Spannung an den Anschlüssen wird niedriger sein als die Leerlaufspannung.
Nehmen wir weiterhin mal an, dass es der Quelle im Kasten nicht schadet, wenn sie kurzgeschlossen wird. Du kannst dann auch den Kurzschlussstrom messen.
Nun hast du eigentlich schon alles, was das Innere verrät. Aber nur im Prinzip. Du weißt, wie groß die Leerlaufspannung U0 ist, du kennst den Kurzschlussstrom Ik. Außerden hast du einen Zwischenwert mit der vorher angeschlossenen Belastung ermittelt.
Damit kannst du eine Belastungs-Kennlinie für die Quelle zeichnen. Die beiden Achsen der Kennlinie sind der Belastungs-Strom und die Spannung an den Anschlüssen, die Klemmenspannung. Nun trägst du deine drei Messwertpaare in das Diagramm ein. Wenn sie auf einer Geraden liegen, ist eine wichtige Vorbedingung bestätigt, nämlich, dass die Quelle im Kasten linear ist.

Jetzt kannst du rückwärts raten, was denn wohl mindestens im Kasten sein muss. Du wirst wahrscheinlich annehmen, dass es sich um eine Spannungsquelle handelt mit der gemessenen Leerlaufspannung U0 und einem Innenwiderstand Ri, der sich aus dem Quotienten U0 / Ik ergibt.

Genau dieselben Eigenschaften, also dieselbe Belastungskennlinie hätte aber auch eine Stromquelle mit dem Kurzschlussstrom Ik und einem (parallelen) Innenwiderstand Ri. Die Leerlaufspannung wäre U0 = Ik x Ri und der Kurzschlussstrom natürlich Ik. Mit der Voraussetzung, dass die Quelle linear ist, müssen auch alle Zwischenwerte bei beiden Annahmen gleich sein.

Fazit: es ist egal. was wirklich drin ist.
Wesentlich für die Beschreibung der Eigenschaften sind nur Leerlaufspannung U0, Kurzschlussstrom Ik und Innenwiderstand Ri, wobei von diesen drei Angaben nur zwei bekannt zu sein brauchen; die dritte ergibt sich mit dem ohm´schen Gesetz.

Unterscheiden tun sich die beiden Arten von Quellen insofern, dass eine Spannungsquelle im Leerlauf die Verlustleistung Null hat und im Kurzschluss die Verlustleistung U0 x Ik. Bei einer Stromquelle ist es gerade umgekehrt. Aber dies ist bei der Betrachtung der Eigenschaften, die nach außen wahrnehmbar sind, unerheblich.
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