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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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 Dalton Verfasst am: 28. Apr 2008 22:10 Titel: Quellenspannung - Klemmspannung |
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Hallo liebe Forumsgemeinde,
Ich beschäftige mich momentan mit der Erscheinung, dass die Spannung einer Spannungsquelle bei einer Stromentnahme kleiner als die Quellenspannung wird. Beformelt sieht das ganze dann folgendermaßen aus: 
Auf diese mathematische Beschreibung ist man über die Gleichungen \cdot I) und  gekommen, wobei
 = Quellenspannung
 = Klemmspannung
 innerer Widerstand der Spannungsquelle
 Widerstand der Verbraucher
ist.
Weiterhin finde ich den Satz: Die Spannung einer unbelasteten Spannungsquelle heißt Quellenspannung
Unter "unbelastet" verstehe demzufolge ich einen Stromkreislauf, bei dem keine "belastenden" Verbraucher eingebaut sind.
Warum wird dann angenommen, dass ist, d.h. warum wird bei der Definition der Quellenspannung ein Verbraucher berücksichtigt?
Der Kern des Problems ist wahrscheinlich, dass ich nicht konkret den Unterschied zwischen einer belasteten und einer unbelasteten Spannungsquelle kenne...
Für Hilfe bedanke ich mich im Voraus. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 29. Apr 2008 15:29 Titel: Re: Quellenspannung - Klemmspannung |
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| Dalton hat Folgendes geschrieben: |
Unter "unbelastet" verstehe demzufolge ich einen Stromkreislauf, bei dem keine "belastenden" Verbraucher eingebaut sind.
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Ich würde es eher komplett anders herum formulieren: Belastet wird eine Spannungsquelle dadurch, dass sie dazu gezwungen wird, Strom zu liefern. Am belastendsten für eine Spannungsquelle ist daher ein kurzgeschlossener Stromkreis, in dem der Verbraucher fast den Widerstand Null hat. Und am wenigsten belastet ist eine Spannungsquelle bei offenen Klemmen, also wenn der Verbraucher einen sehr großen Widerstand hat (bei offenen Klemmen quasi Widerstand unendlich).
| Zitat: |
Warum wird dann angenommen, dass ist, d.h. warum wird bei der Definition der Quellenspannung ein Verbraucher berücksichtigt?
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Diese Gleichung würde ich nicht als die Definition der Quellenspannung sehen, sondern als Gleichung, mit der man den Strom I bestimmen kann, der aus einer realen, belasteten Spannungsquelle heraus kommt.
Die Definition der Quellenspannung einer realen Spannungsquelle wprde ich eher über das Ersatzschaltbild sehen:
Das Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle ist eine ideale Spannungsquelle (Spannung ) in Reihe mit einem Innenwiderstand (). |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 29. Apr 2008 19:17 Titel: Re: Quellenspannung - Klemmspannung |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Dalton hat Folgendes geschrieben: |
Unter "unbelastet" verstehe demzufolge ich einen Stromkreislauf, bei dem keine "belastenden" Verbraucher eingebaut sind.
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Ich würde es eher komplett anders herum formulieren: Belastet wird eine Spannungsquelle dadurch, dass sie dazu gezwungen wird, Strom zu liefern. Am belastendsten für eine Spannungsquelle ist daher ein kurzgeschlossener Stromkreis, in dem der Verbraucher fast den Widerstand Null hat. Und am wenigsten belastet ist eine Spannungsquelle bei offenen Klemmen, also wenn der Verbraucher einen sehr großen Widerstand hat (bei offenen Klemmen quasi Widerstand unendlich). |
Logisch, die Belastung einer Spannungsquelle wird daran gemessen, welchen Ladungsunterschied U, d.h. welche Energiemenge sie aufbringen muss, um im Stromkreis eine vorgegebene Stromstärke I zu bewirken, wobei diese Energie bei gleichen Zeitintervallen von dem Gesamtwiderstand im Stromkreislauf abhängt: 
(Kann in diesem Zusammenhang überhaupt von Energie, die eine Spannungsquelle aufbringen muss, sprechen)
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Dalton hat Folgendes geschrieben: |
Warum wird dann angenommen, dass ist, d.h. warum wird bei der Definition der Quellenspannung ein Verbraucher berücksichtigt?
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Diese Gleichung würde ich nicht als die Definition der Quellenspannung sehen, sondern als Gleichung, mit der man den Strom I bestimmen kann, der aus einer realen, belasteten Spannungsquelle heraus kommt.
Die Definition der Quellenspannung einer realen Spannungsquelle würde ich eher über das Ersatzschaltbild sehen:
Das Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle ist eine ideale Spannungsquelle (Spannung ) in Reihe mit einem Innenwiderstand (). |
1. Gehe ich richtig in der Annahme, dass ein Stromkreislauf mit widerstandlosen Leiter aber ohne Verbraucher, die die durch die Spannungsquelle gegebene elektrische Energie entwerten könnten, in einem ständigen Fluss ist (also Supraleiter)? Hier kann ich doch wegen  nicht mit dem Ohmschen Gesetz argumentieren und denn Strom mit  berechnen (Division durch Null ist nicht erlaubt). Wie würde man in diesen Fällen zwischen "belastet" und "unbelastet" differenzieren?
Nach meinem Gespür ist liegt hier ein belasteter Stromkreislauf vor. Die Spannungsquelle muss wegen des Supraleiters noch größere Energiemengen aufbringen, um eine bestimmte Stromstärke zu bewirken.
2.
| Zitat: | | Die Spannung einer unbelasteten Spannungsquelle heißt Quellenspannung |
| Zitat: | | Und am wenigsten belastet ist eine Spannungsquelle bei offenen Klemmen, also wenn der Verbraucher einen sehr großen Widerstand hat |
Die Quellspannung ist demzufolge, wie bereits angegeben  \cdot I_{ges})
| Zitat: | | Diese Gleichung würde ich nicht als die Definition der Quellenspannung sehen, sondern als Gleichung, mit der man den Strom I bestimmen kann, der aus einer realen, belasteten Spannungsquelle heraus kommt. |
Meinst du, dass eine Definition keine mathematische Formel, sondern ein Text ist? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 29. Apr 2008 20:07 Titel: Re: Quellenspannung - Klemmspannung |
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| Dalton hat Folgendes geschrieben: |
Logisch, die Belastung einer Spannungsquelle wird daran gemessen, welchen Ladungsunterschied U, d.h. welche Energiemenge sie aufbringen muss, um im Stromkreis eine vorgegebene Stromstärke I zu bewirken, wobei diese Energie bei gleichen Zeitintervallen von dem Gesamtwiderstand im Stromkreislauf abhängt:
(Kann in diesem Zusammenhang überhaupt von Energie, die eine Spannungsquelle aufbringen muss, sprechen)
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Nein, das, wovon du da sprichst, wäre nicht die Belastung der Spannungsquelle, sondern die Spannung, die sie zur Verfügung stellt (und die Spannung ist die Energie pro Ladung, die die Spannungsquelle den Ladungen mit auf ihren Weg vom einen zum anderen Pol der Spannungsquelle gibt.)
Die Belastung der Spannungsquelle sagt aus, wie schwer es der Spannungsquelle gemacht wird, diese Spannung aufrecht zu erhalten. Und das ist umso schwerer (die Belastung ist also um so größer), je mehr Strom aus ihr gezogen wird.
| Zitat: |
1. Gehe ich richtig in der Annahme, dass ein Stromkreislauf mit widerstandlosen Leiter aber ohne Verbraucher, die die durch die Spannungsquelle gegebene elektrische Energie entwerten könnten, in einem ständigen Fluss ist (also Supraleiter)? Hier kann ich doch wegen nicht mit dem Ohmschen Gesetz argumentieren und denn Strom mit berechnen (Division durch Null ist nicht erlaubt). Wie würde man in diesen Fällen zwischen "belastet" und "unbelastet" differenzieren?
Nach meinem Gespür ist liegt hier ein belasteter Stromkreislauf vor. Die Spannungsquelle muss wegen des Supraleiters noch größere Energiemengen aufbringen, um eine bestimmte Stromstärke zu bewirken.
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Der Widerspruch mit "Widerstand Null", den du hier konstruierst, tritt nur auf, wenn du den Innenwiderstand, den jede reale Spannungsquelle hat, in deiner Betrachtung vergisst oder vernachlässigst. Wenn der Widerstand des Kurzschlussdrahtes in guter Näherung gleich Null ist, dann fällt eben die gesamte Spannung am Innenwiderstand ab, und der bestimmt dann, wieviel Strom fließt.
| Zitat: |
Meinst du, dass eine Definition keine mathematische Formel, sondern ein Text ist? |
Eine Definition kann beides sein. Und ich dachte, für dein Verständnis der Sache ist es leichter, du lernst über das Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle kennen und verstehen, was hier das genau sein und bedeuten soll. Denn allein eine Gleichung, ohne dass du weißt, was sie beschreiben will, hat ja oft eher wenig Aussagekraft und didaktischen Wert. |
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