Vereinfachung von Schaltungen mit einer Ersatzspannungsquelle

Ersatzspannungsquellen kann man dazu verwenden, bekannte, aber komplizierte Schaltungen zu vereinfachen.

So wird aus einer Schaltung mit vielleicht mehreren Spannungsquellen und mehreren Widerständen eine Ersatzspannungsquelle, bestehend aus einer idealen Spannungsquelle U0 und einem Innenwiderstand Ri.

Statt also wie in den vergangenen Folgen eine unbekannte Schaltungen mit Hilfe von Messungen in eine Ersatzspannungsquelle zu überführen und so die Schaltung überhaupt greifbar zu machen, geht es nun um die Vereinfachung von Schaltungen.

Wir beginnen, um das Prinzip deutlich zu machen, mit einem einfachen Spanungsteiler. Dieser Spannungsteiler wird nun mit einem Lastwiderstand belastet.

Die Spannungsquelle wird also durch den Spannungsteiler zur Verfügung gestellt.

Bei diesem Beispiel handelt es sich, wie gesagt, um ein sehr einfaches Beispiel. Aber zunächst soll die prinzipielle Vorgehensweise bei der Verwendung von Ersatzspannungsquellen deutlich werden.

Dieser Artikel ist Teil einer Artikelserie zum Thema Ersatzspannungsquelle. Über den Link findest Du weitere Videos zum Thema.

Bestimmung von Spannungsquelle U0 und Innenwiderstad Ri

Um nun den Spannungsteiler in eine Ersatzspannungsquelle zu überführen, müssen 2 Parameter berechnet werden.

  • Die Spannungsquelle U0 und
  • Den Innenwiderstad Ri

Die Ersatzspannungsquelle muss natürlich äquivalent zur realen Schaltung sein. Um nun die Spannungsquelle U0 zu bestimmen, betrachten wir beide Schaltungen zunächst im Leerlauf.

In der Ersatzspannungsquelle ist die Klemmenspannung im Leerlauf ja U0 . In der realen Schaltung ist die Klemmenspannung gerade die Spannung des unbelasteten Spannungsteilers.

Um den Innenwiderstand Ri zu bestimmen schaut man bei der Ersatzspannungsquelle von rechts in die Schaltung. Die Spannungsquelle U0 hat den Widerstand 0. Also sehen wir nur den Innen widerstand Ri.

In der realen Spannungsquelle ist das etwas komplizierter.

Auch hier hat die Spannungsquelle den Innenwiderstand 0. Man kann ihn sich also kurzgeschlossen vorstellen.

Der verbleibende Widerstand zwischen den Klemmen ist die Parallelschaltung der Widerstände R1 und R2.

Somit hat man die Ersatzspannungsquelle bestimmt.

Im Video zeige ich dieses Vorgehen.



In der nächsten Folge geht es um die Brückenschaltung.