Innenwiderstand - ideale/reale Spannungsquelle?
Hallo zusammen,
ich bereite mich gerade auf meine Elektrotechnikklausur vor und sitze vor den idealen bzw. realen Spannungsquellen.
Wenn ich richtig verstanden habe, handelt es sich um eine ideale Spannungsquelle, wenn die Spannung konstant ist, der Strom maximal wird und keine Verluste am Widerstand auftreten (der Widerstand "konvergiert" gegen Null).
Das ist in der Regel normalerweise nicht der Fall, zumindest in der Praxis nicht. Laut unserem Skript wird daher ein Innenwiderstand in Reihe zum Lastwiderstand geschaltet (bei Stromquellen parallel zum Lastwiderstand), sodass die Spannung linear abfällt. Es ergibt sich der lineare Zusammenhang: Je mehr die Anfangsspannung abfällt, desto größer wird der Strom.
Aber wofür verwende ich zwei Widerstände? Warum schafft es der eine Lastwiderstand es nicht, dass die Spannung "bei ihm" abfällt? Warum nutze ich einen zweiten Widerstand (hier den Innenwiderstand)?
Vielen Dank im Voraus!
2 Antworten
Die ideale Spannungsquelle gibt es nicht, sie wird nur zur Vereinfachung von Rechnungen herangezogen. Genau dafür denkt man sich den Innenwiderstand, den jede reale Spannungsquelle zwangsweise besitzt, weg.
Bei der Berechnung mit oder von realen Spannungsquellen berücksichtigt man den Innenwiderstand nun doch. Das hat rein gar nichts damit zu tun, dass man in der Realität einen "zusätzlichen Widerstand" einbaut. Dieser Innenwiderstand ist Bestandteil der Quelle selbst, so wie beispielsweise Leitungswiderstände auch Bestandteil der Leitungen sind. Sie entstehen nicht, indem man zusätzliche Widerstände in den Stromkreis schaltet. Man zeichnet bzw. stellt sie nur als üblichen Widerstand in einer Schaltung dar, damit diese berücksichtigt werden.
Beispiel:
Einfache Schaltung aus einer Spannungsquelle und einem Lastwiderstand.
Ideale (Märchen)-Spannungsquelle:
Die gesamte Quellspannung kann über dem Lastwiderstand anliegen.
Reale Spannungsquelle:
Ein Teil der Spannung fällt über den eigenen Innenwiderstand der Quelle ab. Es kann nur ein verringerter Teil der Quellspannung über dem Lastwiderstand anliegen.
Die Frage ist nicht warum du zwei Widerstände brauchst sondern dass du einen innenwiderstand hast den du nicht willst und ein lastwiderstand hast den du willst. angenommen du möchtest die Heizplatte deines 3D Druckers heizen sagen wir mal mit 20 Ampere damit die auch auf 70 Grad hoch geht, dann möchtest du dass die Heizplatte warm wird mit dem lastwiderstand aber Du möchtest nicht dass dein netzteil warm wird. ist jetzt dein innenwiderstand aber nicht null dann wird das Netzteil warm. sagen wir mal der in Widerstand im Netzteil wäre ein Ohm. das ist relativ viel aber bei einem ohm hättest Du bereits eine verlustleistung in deinem netzteil mit p gleich r mal i Quadrat das bedeutet bei einem ohm und 20 Ampere würden 400 Watt weggehen. dein netzteil würde durchglühen. du kannst dir vorstellen dass deshalb Widerstände von 0,01 ohm oder weniger gefragt sind. das ist technisch immer noch nicht so ganz 100% im reinen.
Der innenwiderstand lässt dein Netzteil warm werden.
Bei einer idealen Spannungsquelle ist es der Fall, dass wir an den Klemmen die volle konstante Spannung messen. Bei einer realen Spannungsquelle ist das aber nicht der Fall. Wir haben bereits einen Spannungsverlust an der Spannungsquelle, sodass eine geringere Spannung an den Klemmen herauskommt, die Klemmenspannung U(KL), richtig? Mit dem Lastwiderstand fließt dann Strom, richtig? Wenn kein Lastwiderstand vorhanden ist, erhalten wir einen Kurzschlussstrom und wenn der Lastwiderstand unendlich groß ist, liegt nur die Leerlaufspannung vor?
Der Innenwiderstand ist also der Widerstand in der Spannungsquelle und Ziel ist es, den Innenwiderstand möglichst gering zu halten?