Frage von HSB66691, 41

Kann mir wer helfen in Phyisk im Bereich elektrische Komponente/elektrischer Kreislauf?

In einem Auto ist der Startmotor mit jeden der beiden Vorderlichtern parallel zum Akkumulator verbunden. Die Ruhespannung des Akkumulators ist U0 = 12 V, und wir rechnen mit, dass die innere Resistenz Ri = 0,02 Ohm ist. Sobald die Vorderlichter leuchten ist die Resistenz pro Licht 2,4 Ohm. Resistenz des Startmotors beträgt 0,06 Ohm.

Berechne die Erstattungsresistenz für den Startmotor und die Vorderlampen. Berechne den Strom vom Akkumulator, wenn sowohl Motor und die Vorderlichter zugeschaltet sind. Berechne die Polspannung, wenn sowohl Motor und die Vorderlichter zugeschaltet sind. Berechne die Polspannung, wenn nur die Vorderlichter zugeschaltet sind.

Kann Definitionsfehler enthalten, da ich es aus dem Dänischen übersetzt habe. Über Hilfe würde ich mich freuen. Nicht für mich ausrechnen, nur die richtigen Formeln. Wäre sehr nett. Werde aber das Ergebnis nochmal kommentieren, um sicherzugehen, dass ich es richtig habe. Danke im Voraus.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Physik, 8

Ersatzwiderstand von Vorderlampen (vermutlich Abblendlicht) und Anlasser (Starter): siehe Parallelschaltung von Widerständen.

Gesamtwiderstand, wenn beide Verbraucher (Licht und Anlasser) eingeschaltet sind: Widerstand der Verbraucher (s. o.) plus Innenwiderstand des Akkus (Akkumulators). Siehe Serienschaltung (Hintereinanderschaltung) von Widerständen.

Spannung zwischen den Akkumulatorpolen (Klemmenspannung):

U_kl = U_0 - R_i * I

(Ersatzschaltbild: Akku -> Innenwiderstand -> Verbraucherwiderstand -> Akku; Formel: Spannungen an hintereinandergeschalteten Widerständen)

(U_kl: Klemmenspannung, U_0: Leerlaufspannung, R_i: Innenwiderstand des Akkus, I: Gesamtstrom durch den Akku)

Kommentar von HSB66691 ,

Berechne die Polspannung, wenn sowohl Motor und die Vorderlichter
zugeschaltet sind. Hier komme ich auf 0,0219, wenn ich die Upol = U0 - Ohm * A verwende. Also 12 - 0,077 * 155,56

Berechne die Polspannung, wenn nur die Vorderlichter zugeschaltet sind. Hier komme ich auf einen Minuswert bei 12 - 1,22 * 9,84

Kommentar von PWolff ,

Die 0,077 Ohm sind der Gesamtwiderstand. Wenn du mehr Stellen hinzunimmst, kommst du auf 12,0000... V - 0,07714285714... Ohm * 155,55555... Ampere = 0,0000.... V, wie es auch zu erwarten ist.

Im Akku selbst - oder gleichbedeutend: an seinem Innenwiderstand - fällt die Spannung ab, die sich aus dem Innenwiderstand und dem Strom ergibt, also 0,02 Ohm * 155,6 A = 3,112 V.

Damit bleibt eine Klemmenspannung übrig von 12 V - 3,112 V = 8,888 V.

Anderer Rechenweg: An den Verbrauchern fällt die Spannung R_Verbraucher * I_Verbraucher ab, das ist 0,057 Ohm * 155,6 A = 8,87 V, oder mit mehr Nachkommastellen: 8,88889 V

8,9 V dürfte hier genau genug sein - auf mehr geltende Ziffern ist kein Wert in der Aufgabenstellung angegeben. Auch 9 V müsste akzeptiert werden.

Das Licht allein hat einen Widerstand von 1,2 Ohm, damit fließt ein Strom von 12 V / (1,2 Ohm + 0,02 Ohm) = 9,84 A.

Klemmenspannung: 9,84 A * 1,2 Ohm = 11,8 V

Oder: 12 V - 0,02 A * 9,84 A = 12 V - 0,197 V = 11,803 V = 11,8 V

(Anlasser allein= Gesamtwiderstand = 0,08 Ohm; Gesamtstrom = 12 V / 0,08 Ohm = 150A; Klemmenspannung = 0,06 Ohm * 150 A = 9,0 V)

Antwort
von Gluglu, 22

Du rechnest die beiden Lampen und den Startermotor parallel und kommst dann auf 0,057 Ohm. Die Polspannung ist dann dieser Widerstand und dazu in Reihe der Innenwiderstand ... => 0,077 Ohm. Daraus ergibt sich ein Strom von 155,56A und der ergibt dann, mulitpliziert mit Deinen Verbraucherwiderstand, 8,867V (Klemmenspannung).

Wenn nur die Lichter dranhängen, hast Du einen Ersatzwiderstand von 1,2 Ohm und damit einen Gesamtwiderstand (inklusive Innenwiderstrand des Akkus) von 1,22 Ohm. An 12V ergibt das einen Strom von 9,84A und der ergibt für diesen Fall eine Polspannung von 11,8V.

Kurz:

Ersatzwiderstand für Anlasser + Lampen = 0,057 Ohm

Polspannung (alle Verbraucher) = 8,867V

Polspannung (nur Lampen) = 11,8V

Jetzt weisst Du auch, warum beim Anlassen mit Beleuchtung die Lampen dunkler werden!

Mfg

Kommentar von HSB66691 ,

Nun fehlt mir aber der Rechenweg, da ich keine Ahnung habe welche Formeln ich verwenden soll.

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