Bei jeder Stromquelle muss der gelieferte Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter. Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
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Was ist der Innenwiderstand?
Der Innenwiderstand (Ri) ist ein fiktiver Widerstand, der sich innerhalb einer Spannungsquelle befindet. Er entsteht durch Materialeigenschaften, chemische Prozesse oder Verluste im Aufbau der Quelle.
- Formelzeichen:
Ri - Einheit:
Ohm (Ω)
Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle
Eine reale Spannungsquelle wird dargestellt als:
- eine ideale Spannungsquelle (
U0) - in Serie mit einem Innenwiderstand (
Ri)
Diese Kombination bestimmt die tatsächlich am Verbraucher anliegende Spannung.
Klemmenspannung
Die Spannung, die man an den Anschlüssen misst, nennt man Klemmenspannung (UK).
Formel:
UK = U0 − I · Ri
UK: KlemmenspannungU0: Leerlaufspannung (ohne Belastung)I: Stromdurch den VerbraucherStromDer elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
Ri: Innenwiderstand
Wirkung:
- Je größer der Strom
, desto stärker fällt die Klemmenspannung ab.Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
- Bei Kurzschluss (
RL = 0) ist die Klemmenspannung 0.
Kurzschlussstrom
Der maximale Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
Formel:
IK = U0 / Ri
Je kleiner der Innenwiderstand, desto größer der mögliche Kurzschlussstrom.
Beispielrechnung
Gegeben:
- Leerlaufspannung:
U0 = 12 V - Innenwiderstand:
Ri = 0,5 Ω - Verbraucher:
RL = 5 Ω
1. Strom
Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
berechnen
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
Gesamtwiderstand: Rges = RL + Ri = 5 + 0,5 = 5,5 Ω
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
I = U0 / Rges = 12 / 5,5 = 2,18 A
2. Klemmenspannung
UK = 12 − (2,18 · 0,5) = 12 − 1,09 = 10,91 V
Bedeutung in der Praxis
- Spannungsabfall bei Batterien unter Last
- Dimensionierung von Netzteilen
- Vermeidung von Überlastung
- Berechnung von Kurzschlussströmen
- Bewertung der Qualität einer Spannungsquelle
Typische Prüfungsfragen
- Was versteht man unter dem Innenwiderstand einer Spannungsquelle?
- Wie wirkt sich der Innenwiderstand auf die Klemmenspannung aus?
- Wie lautet die Formel für die Klemmenspannung?
- Wie berechnet man den Kurzschlussstrom?
- Warum ist der Innenwiderstand in der Praxis wichtig?
Zusammenfassung
Der Innenwiderstand wird bei Generatoren unter anderem vom Kupferdraht der Wicklung gebildet, bei Batterien und Akkumulatoren vom Elektrolyten und den Elektroden. Man kann den Innenwiderstand einer Stromquelle nicht direkt mit dem Ohmmeter messen, weil durch die Spannung der Stromquelle ein Ohmmeter nicht verwendbar ist. Die in einer Spannungsquelle erzeugte Spannung heißt Quellspannung U0. Dies ist die für den gesamten Stromkreis wirksame Spannung, welche den Strom
Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.
Die Klemmenspannung UK von Spannungsquellen nimmt bei Belastung wegen des Innenwiderstands Ri ab. Bei galvanischen Elementen bildet der Elektrolyt den Innenwiderstand, bei Generatoren die Anker- bzw. die Feldwicklung.
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Weiterführende Quellen
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