154 lines
4.0 KiB
Markdown
154 lines
4.0 KiB
Markdown
<left>
|
|
[picture:1058:a_isource_schematic:Ersatzschaltbild Stromquelle $R_i$ hochohmig]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Liefert konstanten Strom
|
|
* Unabhängig von der angeschlossenen Last
|
|
* Theorie: Unendlich großer Innenwiderstand
|
|
* Praxis: Sehr hoher Innenwiderstand
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
|
|
### Anwendung einer Stromquelle
|
|
|
|
* Labornetzgeräte
|
|
* Ladetechnik von Akkus
|
|
|
|
<note>
|
|
Labornetzgeräte werden im nächsten Abschnitt weiter behandelt
|
|
</note>
|
|
|
|
### Spannungsquelle
|
|
<left>
|
|
[picture:1018:a_vsource_schematic:Ersatzschaltbild Spannungsquelle]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Reale Spannungsquelle wird mit $R_L$ belastet $\rightarrow$ Klemmenspannung $U_k$ sinkt
|
|
* Grund ist der Innenwiderstand
|
|
* Ohne Belastung / im Leerlauf: $U_q = U_L$
|
|
</right>
|
|
<note>
|
|
</note>
|
|
|
|
---
|
|
### Innenwiderstand
|
|
|
|
<left>
|
|
* Nicht messbar mit einem Multimeter
|
|
* Rechnerisch ermitteln: <br/>$R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I}$
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Leerlauf: $I = \qty{0}{\ampere}$
|
|
* Belastung mit $R_L$: <br/>$I_L = \frac{U_L}{R_L}$
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
### Innenwiderstand Spannungsquelle
|
|
|
|
$(\Delta U = \qty{0}{\volt})$; $R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I} = \frac{0}{x} = \qty{0}{\ohm}$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
Ideale Spannungsquellen sollen einen sehr niedrigen Innenwiderstand $R_i \ll R_L$ aufweisen
|
|
|
|
Idealfall: $\qty{0}{\ohm}$, dann bleibt die Ausgangsspannung bei Belastung unverändert.
|
|
</fragment>
|
|
|
|
---
|
|
|
|
### Strombegrenzung
|
|
|
|
* In Labornetzteilen eingebaut
|
|
* Laststrom übersteigt eine maximale Stromstärke
|
|
* $\rightarrow$ Klemmenspannung wird abgesenkt
|
|
* $\rightarrow$ Laststrom bleibt konstant
|
|
* Funktion der Konstantstromquelle
|
|
|
|
---
|
|
### Innenwiderstand Stromquelle
|
|
|
|
$R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I}$; $(\Delta I \to \qty{0}{\ampere})$; $R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I} \to \qty{\infty}{\ohm}$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
Ideale Stromquellen sollen einen sehr hohen Innenwiderstand $R_i \gg R_L$ aufweisen.
|
|
|
|
Idealfall: $\qty{\infty}{\ohm}$, dann bleibt der Laststrom bei Änderung des Lastwiderstandes konstant, deshalb spricht man auch von Stromanpassung.
|
|
</fragment>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AB201]
|
|
---
|
|
### Leistungsanpassung
|
|
|
|
* Optimale Leistungsabgabe von Sender zu Antenne
|
|
* $R_i = R_L$
|
|
|
|
--- style="font-size: 0.7em;"
|
|
|
|
|c: Zusammenfassung Innenwiderstand | c: Innenwiderstand |
|
|
| Spannungsanpassung bei einer Konstantspannungsquelle| $R_i$ ist sehr niederohmig; theoretisch $\qty{0}{\ohm}$; $R_i \ll R_L$ identisch mit $R_L \gg R_i$|
|
|
|Stromanpassung bei einer Konstantstromquelle|$R_i$ ist sehr hochohmig; $R_i \gg R_L$ identisch mit $R_L \ll R_i$ |
|
|
| Leistungsanpassung bei Verstärkern| $R_L = R_i$|
|
|
[table:a_Innenwiderstand Zusammenfassung:Zusammenfassung zum Innenwiderstand]
|
|
|
|
---
|
|
[question:AG401]
|
|
---
|
|
[question:AB202]
|
|
---
|
|
[question:AB203]
|
|
---
|
|
[question:AB204]
|
|
---
|
|
[question:AB207]
|
|
---
|
|
#### Lösungsweg
|
|
* gegeben: $U_0 = \qty{13,5}{\volt}$
|
|
* gegeben: $U_{Kl} = \qty{13}{\volt}$
|
|
* gegeben: $I = \qty{2}{\ampere}$
|
|
* gesucht: $R_i$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,5}{\volt} - \qty{13}{\volt}}{\qty{2}{\ampere}} = \qty{0,25}{\ohm}$
|
|
</fragment>
|
|
---
|
|
[question:AB208]
|
|
---
|
|
#### Lösungsweg
|
|
* gegeben: $U_0 = \qty{13,8}{\volt}$
|
|
* gegeben: $U_{Kl} = \qty{13,6}{\volt}$
|
|
* gegeben: $I = \qty{20}{\ampere}$
|
|
* gesucht: $R_i$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,8}{\volt} - \qty{13,6}{\volt}}{\qty{20}{\ampere}} = \qty{10}{\milli\ohm}$
|
|
</fragment>
|
|
---
|
|
[question:AB206]
|
|
---
|
|
#### Lösungsweg
|
|
* gegeben: $U_0 = \qty{13,5}{\volt}$
|
|
* gegeben: $U_{Kl} = \qty{12,4}{\volt}$
|
|
* gegeben: $I = \qty{0,9}{\ampere}$
|
|
* gesucht: $R_i$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,5}{\volt} - \qty{12,4}{\volt}}{\qty{0,9}{\ampere}} = \qty{1,22}{\ohm}$
|
|
</fragment>
|
|
---
|
|
[question:AB205]
|
|
---
|
|
#### Lösungsweg
|
|
* gegeben: $U_0 = \qty{5,0}{\volt}$
|
|
* gegeben: $U_{Kl} = \qty{4,8}{\volt}$
|
|
* gegeben: $R_L = \qty{1,2}{\ohm}$
|
|
* gesucht: $R_i$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$I = \frac{U_{Kl}}{R_L} = \frac{\qty{4,8}{\volt}}{\qty{1,2}{\ohm}} = \qty{4}{\ampere}$
|
|
</fragment>
|
|
<fragment>
|
|
$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0 - U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{5,0}{\volt} - \qty{4,8}{\volt}}{\qty{4}{\ampere}} = \qty{0,05}{\ohm}$
|
|
</fragment>
|
|
|