Lösung der Aufgabe mit Hilfe einer Ersatzspannungsquelle
Kategorien: Gleichstrom, LösungenKomplexe Netzwerke können häufig durch eine Ersatzspannungsquelle ersetzt werden.
Die Idee dabei ist, eine einfache Schaltung zu finden, die sich genau so verhält wie die gegebene physikalische Schaltung. Diese neue Schaltung lässt sich anschließend leichter berechnen.
Auch Erweiterungen lassen sich an der neu gefundenen Schaltungen vornehmen. Die Berechnung dieser sich dann ergebenen Schaltung ist ebenfalls erheblich einfacher als wenn man die komplizierte Originalschaltung erweitern müste.
Im Fall der Berechnung mit Hilfe einer Ersatzspannungsquelle versucht man eine komplizierte Schaltung auf eine einfache (reale) Spannungsquelle zu reduzieren.
Aufbau der Ersatzspannungsquelle
Eine reale Spannungsquelle besteht aus einer idealen Spannungsquelle (das ist eine Spannungsquelle mit dem Innenwiderstabnd Ri=0) und einem in Reihe geschalteten Innenwiderstand.
Diese beiden Größen, also der Wert der Spannungsquelle U0 und den Innenwiderstand Ri, müssen gefunden werden und schon hat man die Schaltung vereinfacht
Diese Ersatzspannunsgquelle verhält sich dann genau wie die zu ersetzende Schaltung.
Wenn man die Originalschaltung beispielsweise mit Widerstand belastet, müsste man zur Berechnung beispielsweise des Lasttroms die gesamte Schaltung berechnen. Dies kann je nach SChaltung sehr, sehr aufwändig werden.
Hat man vorher die Ersatzspannungsquelle berechnet, läuft die Berechnung auf eine einfache Reihenschaltung (Inennwiderstand + Lastwiderstand) hinaus.
Der Innenwiderstand Ri
Der Innenwiderstand Riergibt sich, indem man alle (idealen) Spannungsquellen kurzschließt, denn sie haben ja den Innenwiderstand Ri=0 und von den Klemmen in die Schaltung “hineinsieht”.
Man berechnen also den Widerstand der zwischen den zu bertrachtenden Klemmen liegt.
Die Spannungsquelle U0
Die Spannung der Ersatzspannungsquelle ist die Leerlaufspannung U0, also die Spannung, die an den Klemmen im unbelasteten Fall liegt.
Dass das bei der Ersatzspannungsquelle so ist sieht man sehr schnell: Im unbelasteten Fall fließt durch den Innenwiderstand Ri kein Strom. Es fällt also an Ri auch keine Spannungs ab. Also liegt an den Klemmen die Spannung U0. Da diese Spannung dann auch der Leerlaufspannung der gegebenen Schaltung entspricht, muss also die Leerlaufspannung der gegeben Schaltung berechnent werden.
Im folgenden Video wird die Beispielaufgabe mit Hilfe einer Ersatzspannungsquelle gelöst.
|
Ähnliche Artikel
Folgende Artikel aus der gleichen Kategorie könnten Dich ebenfalls interessieren:
Keinen passenden
|
... dann hilft vielleicht Aufgabe zur belasteten Brückenschaltung In den vergangen Artikel habe ich unbelastete Brückenschaltungen berechnet. Heute geht es um die bel...
Lösung zur belasteten Brückenschaltung In diesem Artikel geht es um die Lösung zur belasteten Brückenschaltung. Bei der belasteten Brückens...
Vom Kraftwerk bis zur Steckdose in einer Ersatzspannungsquelle Real vorkommende Spannungsquellen haben einen sehr komplizierten Aufbau. Oft kommen hier Komponenten...
Reale Spannungsquellen Bislang hatte ich in den vergangenen Folgen von Spannungsquellen gesprochen, die stets die gleiche S...
Mein Name ist Wolfgang Bengfort. Ich bin Lehrer für Elektrotechnik und Technische Informatik und habe im September 2009 diese Seite gestartet. 
Hallo,
ich finde deine Videos ziemlich gut und eigentlich auch leicht verständlich, jedoch hätte ich eine Frage.
Kann ich davon ausgehen , dass wenn ich eine Ersatzstromquelle einrichte der Innenwiderstand immer Parallel dazu ist?
Denn ich wie gesehen habe ist der Innenwiderstand bei einer Ersatzspannungsquelle in Reihe geschaltet.
Dies verwirrt mich ein bisschen.
Ich danke schonmal im Vorraus für das Anworten
Mfg Anko
Hallo Anko,
ja genauso ist es.
Eine Ersatzspannungsquelle besteht aus einer idealen Spannungsquelle und einem Innenwiderstand in Reihe dazu. Bei Belastung der Quelle fällt ein Teil der Spannung am Innenwiderstand ab, so dass an der Last nicht mehr die gesamte Spannung zur Vefügung steht.
Eine Ersatzstromquelle besteht aus einer idealen Stromquelle und einem Innenwiderstand/resp. -leitwert parallel dazu. Je nach Belastung fließt eben nicht der gesamte Strom durch die Last, sondern ein Teil durch den Innenwiderstand.
Danke!
Hi,
Zur Berechnung von U0 wurde jetzt die Masche um U5, U3 und U4 genommen. Wenn man es jedoch mit der Masche um U5, U1, U2 und U4 wählt, kommt man jedoch nicht auf den gleichen Wert für U0. Ich komme dann auf U0 = 9V. Wo ist mein Denkfehler?
mfg Ew.
Hallo Ew.,
ich bin gestern abend erst aus dem Urlaub zurückgekommmen. Daher die späte Antwort.
Natürlich kann man auch den Umlauf über U5, U1, U2 und U4 machen.
Man muss dann aber auch den Spannungsabfall über die Widerstände berücksichtigen.
In der linken Masche fließt ja ein elektrischer Strom, der zu einem Spannungsabfall an den ohmschen Widerständen führt.
Hallo,
ich bereite mich gerade auf meine Abi-Prüfung in ET vor und finde das Tutorial echt super.
Mir ist leider nicht so ganz klar, warum in der linken Masche ein Strom fließt aber in der rechten nicht. Könnte mich bitte jemand aufklären?
Vielen Dank schon mal im Vorraus und viele Grüße
Janine
Hallo Janine,
wenn Du eine Ersatzspannungsquelle berechnen möchtest, dann öffnest Du an der gewünschten Stelle den Stromkreis. Also kann da auch kein Strom fließen.
Viel Erfolg bei Deinem Abi
Wolfgang Bengfort
In dem rechten Umlauf fällt doch definitiv eine spannung über den widerstand ab. Das wäre doch nur nicht der fall, wenn die spannungsquellen eine spannung erzeugen, die in die gleiche richtung zeigt und diese auch den gleichen wert haben….. ist aber nicht der fall.
Ah ok, wenn ich es richtig verstanden habe, leigt es daran, dass die linke Masche über U3 einen geschlossenen Stromkreis bildet, sodass über den beiden Widerständen links, noch immer aber nicht rechts, eine Spannung abfallen kann. An sowas muss man jetzt nur noch in der Prüfung denken…
Vielen Dank für die Antwort und schöne Ostern
Janine
@Hendrik und Janine,
denkt daran: Hier geht es um die Erstellung einer Ersatzspannungsquelle.
Bei diesem Verfahren öffnet man (gedanklich) den Stromkreis an der gewünschten Stelle und erstellt dann für den Rest eine Ersatzspannungsquelle mit Uo und Ri.
Ich denke, ich werde demnächst einmal einen grundsätzlichen Artikel zur Ersatzspannungsquelle schreiben.
Frohe Ostern
Ach ja, den Link hatte ich vergessen:
http://et-tutorials.de/4896/vom-kraftwerk-bis-zur-steckdose-in-einer-ersatzspannungsquelle/
Hi,
als erstes auch von mir ein Kompliment für das Video. Meine Frage ist: Wieso muss ich denn überhaupt nur einen Umlauf betrachten und kann die linken Quellen einfach außen vorlassen?
Danke schon mal für die Antwort
Hi,
außen vorlassen kannst Du die Quellen nicht, aber du kannst berücksichtigen, dass in der rechten nun offenen Masche kein Strom fließt.