Spannungsabfall auf einer Leitung

Um elektrische Energie nutzen zu können, muss der elektrische Strom über Leitungen vom Erzeuger der elektrischen Energie bis zur Last, also dem „Verbraucher“, transportiert werden.

Im einem früheren Artikel haben wir bereits gesehen, dass der Widerstand einer Leitung nicht Null ist, sondern von Material, Querschnitt und Länge abhängt.

Der Transport des elektrischen Stroms vom Erzeuger über die Leitung zur Last und wieder zurück über die Rückleitung zum Erzeuger kann man also als Reihenschaltung betrachten.
Da durch die Leitung ein elektrischer Strom fließt, fällt an Hin- und Rückleitung eine Spannung ab, so dass die von der Spannungsquelle erzeugte Spannung nicht komplett an der Last zur Verfügung steht.

Spannungsabfall auf Leitungen in der Praxis

In vielen Schaltungen, vor allem in der Nachrichtentechnik, werden die Leiter so dick gewählt, dass der Widerstand der Hin- und Rückleiter gegenüber dem Lastwiderstand zu vernachlässigen ist.
Man geht dann von einem Leitungswiderstand von R=0 Ohm aus.

In der Energietechnik sieht es häufig ganz anders aus. Da der elektrische Strom häufig über große Distanzen transportiert werden muss und der Widerstand proportional zur Länge der Leistung ist, haben wir hier mit größeren Leitungswiderständen zu tun.
Diese Leitungswiderstände sind dann nicht mehr zu vernachlässigen.

Ein Beispiel für den Transport des elektrischen Stroms ist das Projekt DESERTEC. Hier soll elektrische Energie in der Wüste erzeugt und dann über Leitungen bis nach Europa transportiert werden.
In dieser Folge geht es genau um dieses Problem.
Es soll die Spannung an einem Lastwiderstand berechnet werden, wenn der Widerstand der Leitungen nicht vernachlässigt wird.

Aufgabe zum Spannungsabfall an Leitungen

Hier zunächst einmal das Video mit der Aufgabe.

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In reiner Textform würde die Aufgabenstellung also folgendermaßen aussehen.
Ein Lastwiderstand mit R=10 Ohm wird über eine 10 m langes Kabel (bitte Hinleiter UND Rückleiter berücksichtigen) mit einer Spannungsquelle Uo=24V verbunden.
Das Kabel hat einen Radius r=0,5mm und besteht aus Kupfer rho= 1/56 (Ohm mm² / m).
Berechne die Spannung am Lastwiderstand.

Viel Erfolg bei der Berechnung!

Hier geht es zur Lösung der Aufgabe.