Ohmsches Gesetz und Innenwiderstand

... komplette Frage anzeigen

8 Antworten

Egal wie hoch der Innenwiderstand ist: So lange kein Strom fließt,. also kein Verbraucher angeschlossen ist, ist die Quellenspannung und die Klemmenspannung gleich. Bei Belastung, zB eine Glühlampe, sinkt nun die Klemmenspannung. Wenn du nun die Klemmenspannung misst und den Strom durch die Glühlampe kannst dir dann den Innenwiderstand ausrechnen. Angenommen durch den Anschluss der Lampe sinkt die Spannung auf 300V und es rinnen 2 Ampere dann hat die Lampe 300/2 Ohm, =150 Ohm. Der Innenwiderstand ist (500-300)/2= 100 Ohm

Nun nimm eine zweite Lampe parallel. Gemeinsam haben sie dann nach der Formel 1/R1 +1/R2 + 1/R3....= 1/ Rges bzw bei 2 gleichen: R ges = R1/2 =150/2 = 75 Ohm

75 Ohm außen und 100 Ohm Innenwiderstand ergibt dann einen inneren Spannungsverlust von 285,7 Volt ( Vi = Ve * Ri/Rges=500 * 100 / 175= 285,7). Die KLemmen Spannung ist dann Vges - Vi oder Vges*R/Rges = 214,3 Volt. I=U/R bringt dann 214,3/75=2,85 Also rinnen dann pro Lampe oder Außenwiderstand 1,43 Ampere

Klar? Also der Innenwiderstand verhält sich genau wie der Verbraucher nur kann man ihn nicht direkt messen sondern nur an Hand des Spannungsabfalls bei bestimmter Belastung. Außerdem ist der Innenwiderstand nicht unbedingt bei jeder Belastug gleich. Ein Generator zB wird nicht bei jeder Belastung den gleichen Innenwiderstand haben, vor allem nicht wenn der Antrieb dann ein wenig in die Knie geht.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Oder denke ich falsch?

Ich glaube ja, da aus dem Rest deine Frage ersichtlich ist, dass du Strom und Spannung gehörig durcheinander bringst.

Man muss immer sehr vorsichtig sein, wenn man versucht, ein Analogon zwischen Stromfluss und z.B. Wasserfluss zu finden, da viele Effekte (wie z.B. Elektromagnetismus) nur beim Stromfluss aber nicht beim Wasserfluss vorhanden sind.

Den Effekt des Innenwiderstandes kann man jedoch auch anhand des Wasserflusses erklären. Da der Wasserfluss jedoch anschaulich verstanden werden kann, ist es vielleicht besser, sich elektrische Effekte, sofern sie auch beim Wasserfluss vorkommen, auch am Wasserfluss anzuschauen:

Der Strom gibt die Menge an Ladungsträgern an, die pro Zeiteinheit durch einen Leiter fließen. Dies entspricht im angehängten Bild dem Wasserfluss in Litern pro Minute, der durch das Mühlrad im Bild fließt. Da das Wasser ja nicht einfach so verschwinden kann, ist der Wasserfluss oberhalb des Mühlrades, im Mühlrad und im Bach unter dem Mühlrad überall gleich groß. Genau so ist es auch beim Strom: Der Strom der "fließt" ist in der Batterie, im Innenwiderstand und an den Klemmen überall gleich groß (z.B. 1A).

Die Spannung gibt an, wieviel Energie gebraucht wird, um elektrische Ladungsträger im elektrischen Feld zu bewegen. Das kann man beim Wasser, das sich im Schwerkraftfeld der Erde bewegt, mit der Höhe vergleichen; schließlich ist der Höhenunterschied, den das Wasser überwindet, ein Maß für die Energie, die dabei frei wird oder eben benötigt wird. Bei der Elektrizität ist die Sprechweise: Die Spannung "liegt an".

Im Bild ist ein Mühlrad abgebildet. Die Höhe "U" entspricht der Gesamtenergie, die beim Fließen einer bestimmten Menge Wasser frei wird und somit Leerlaufspannung der Batterie. Die Höhe "UK" entspricht der Energie, die tatsächlich zum Antrieb des Mühlenrades verwendet wird und somit der Klemmenspannung. Die Energie, die beim Fall über die Höhe "Ui1" und "Ui2" frei wird, wird nicht genutzt und geht verloren. Dies entspricht dem Innenwiderstand.

Man kann sehen, dass U = Ui1 + UK + Ui2 gilt.

Wichtig: Wenn man von der Höhe des Wasserspiegels spricht, muss man immer dazu sagen, ob man die Höhe über dem Wasserspiegel des Bachs, die Höhe über dem Meeresspiegel oder die Höhendifferenz zu irgend einem anderen Wasserspiegel meint. Dies ist auch bei der elektrischen Spannung so! Das war wohl das, was dich so verwirrt hat. In deiner Aufgabe ist überall von der Spannung zwischen zwei Punkten - also von Höhendifferenzen beim Wasser - die Rede und nicht von der Spannung gegenüber Masse (GND) - was beim Wasser der Höhe über Meeresspiegel entsprechen würde.

Und was entspricht nun dem Ohmschen Widerstand beim Wasser? Antwort: Dies ist schon der erste Effekt, den es beim Wasser so nicht gibt!

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Barney123
01.12.2013, 10:30

eigentlich gut erklärt.

Wenn Du nun statt dem Mühlrad ein geschlossenes System mit einer Rohrleitung nmmst, dann kanst Du auch den Widerstand erklären:

In der Wasserleitung (stehendes Wasser, salso geschlossener Hahn) herrscht ein Wasserdruck von sagen wir mal 6 Bar. Nun öffnest Du den Hahn (der Hahn entspricht dem Innenwiderstand der Quelle) Je nachdem wie weit Du den Hahn öffnest, fällt an ihm ein Druck ab. Je weniger Druck am Hahn abfällt, um so weiter spritzt das Wasser aus dem Schlauch. Druckabfall am Hahn. Der Druck in der Leitung entspricht der Spannung.

Wenn Du nach dem Hahn z. B eine Turbine einbaust, kannst Du die Drehzahl der Turbine steuern, indem Du den Hahn weiter auf-/oder zudrehst. Der Wasserdurchfluss durch hahn und Turbine ist immer gleich und entspricht dem Strom im Elektrischen Kreis.

0

Falls Du mit einer normalen Reihenschaltung (kein Innenwiserstand, sondern mehrere normale Widerstände) kein Problem hast, hilft Dir vielleicht das Ersatzschaltbild einer Spannungsquelle:

Stell Dir die Spannungsquelle vor als ein Kästchen mit einer Reihenschaltung aus einer "idealen" Spannungsquelle (ohne Innenwiderstand) und dem Innenwiderstand.

Oder denke ich falsch?

Du hast vermutlich übersehen, dass Spannung nicht einfach da ist, sondern nur zwischen zwei Punkten. Es ergeben sich unterschiedliche Folgen von Messwerten, wenn Du in einer Reihenschaltung der Reihe nach, bei Plus beginnend,

a) an jedem Widerstand die Spannung zwischen seinem Anfang und Ende misst

b) an jedem Widerstand die Spannung zwischen seinem Anfang und dem Minuspol misst

Nur bei b) ist die Folge der Messwerte monoton fallend.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Eine Spannung fließt nicht sondern sie liegt an. Bei einer Reihenschaltung von Widerständen fällt an den einzelnen Widerständen eine Teilspannung ab der Strom ist durch allen Widerständen gleich.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Angenomen die Quellspannung U0 beträgt 500 V und die Spannung U an den Klemmen beträgt 300V. Dann berechne ich mit U0-U ja den Spannunsabfall. Nämlich 500V-300V=200V

Das ist richtig! Wenn Du nun weißt, wieviel Strom I durch den Widerstand fließt, ergibt sich Ri zu 200V/I

Es kann doch nicht sein dass VOR dem Widerstand 500 V fließen, IM Widerstand 200 Volt fließen und NACH dem Widerstand auf einmal wieder 100 Volt mehr da sind? Oder denke ich falsch?

Da bringst Du ein paar Sachen durcheinander und bist auf der falschen Denkschiene. Spannung fließt nicht, sondern besteht zwischen zwei verschiedenen Punkten im Netzwerk.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Endlich mal jemand, der konkret weiss, wovon er redet...

Mach dir folgendes Bild (ich habe keine Lust mit meinem alten PC stundenlang herumzuklicken): Stelle links auf dem Papier einen Kreis hin, da schreibst du "EMK" rein. Der Einfachheit halber nehmen wir Gleichstrom. Dann zeichnest du oben eine Leitung dran mit einem scharfen Knick nach rechts, die endet in einem kleinen Kreis, den du "+" nennst. Das gleiche machst du unten an dem EMK-Kreis und nennst es "-".

An diesem Plus und Minus gerätst du nun in die reale Welt. Da gibt es Leitungen und Kontakte.Die haben alle einen eigenen Widerstand. Den Widerstand R1 denkst du dir oben von + an den neu zu zeichnenden nächsten kleinen Punkt "+Ua." Wenn du nun zwischen "+Ua" und "-" einen Widerstand Ra anlegst, kannst du die Spannung zwischen "+Ua" und "-" messen. Dabei wirst du bemerken, dass die Spannung niedriger ist, als gedacht. Das ist die Wirkung des "Innenwiderstandes" Der Einfachheit halber kann man sich den in Reihe gelegt mit dem Widerstand R1 als Ri. vorstellen. Diesem schreibt man dann den Spannungsverlust zu und nennt ihn "Innenwiderstand".

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Jetzt aber meine Frage: Überall steht dass das Ohmsche Gesetz aus dem Widerstand R, dem durch Widerstand R fließende Strom I und die durch Widerstand R anliegende Spannung U besteht.

Korrekt. U = R x I

Das kann aber doch nicht sein?! U ist doch der Spannungsabfall, oder?

Das kannst du nennen wie du magst.

Es kann doch nicht sein dass VOR dem Widerstand 500 V fließen, IM Widerstand 200 Volt fließen und NACH dem Widerstand auf einmal wieder 100 Volt mehr da sind? Oder denke ich falsch?

200V fallen am Widerstand ab, und wie du selbst berechnet hast, sind 500V - 200V = 300V.

Ich verstehe nicht ganz, wo dein Problem liegt, weil du es alles korrekt erläuterst.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Ich korrigiere mich:

Spannung fließt natrülich nicht, ich meinte Spannung "anliegt" :-)

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Footcritic
01.12.2013, 14:21

:) So kann Weihnachten kommen!

0

Was möchtest Du wissen?