Der Stromkreis in der Praxis

Jeder Leiter hat einen bestimmten Widerstand, das gilt auch für die Quelle. Der Strom fließt schließlich auch im Inneren der Quelle, also hindurch

In einem Stromkreis fließt der Strom der Reihe nach über zwei Widerstände: über den Innenwiderstand der Quelle \( R_i \) und über den Außenwiderstand oder die Last \( R_a \)

Dabei entstehen er zwei Spannungsabfälle hintereinander.

Spannungsabfälle im Stromkreis

Spannungsabfälle können mit dem ohmschen Gesetz berechnet werden:

1. Der innere Spannungsabfall ist: \( U_i = I \cdot R_i \)
2. Der äußere Spannungsabfall ist: \( U_a = U_K = I \cdot R_a \)

Der äußere Spannungsabfall ist die Spannung, die mit einem Voltmeter an den Klemmen der Quelle gemessen werden kann. Wir nennen diese Spannung daher die Klemmenspannung U_K.

\( U_a = U_K \)

Die Quelle im Betrieb

Der Leerlauf

Im Leerlauf fließt kein Strom. Deshalb gibt es keine Spannungsabfälle. Im Stromkreis existiert nur eine Spannung, die Leerlaufspannung \( U_0 \)

Im Leerlauf wird an den Klemmen die Quellenspannung gemessen, diese Spannung ist gleichzeitig die Leerlaufspannung.

Es gilt:

\( U_K = U_0\) und \( I = 0\)

Der Lastfall

\( U_0 = U_i + U_K\)

mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes heißt das:

\( U_0 = I \cdot R_i + I \cdot R_a \)

durch Zusammenfassung wird daraus:

\( U_0 = I \cdot (R_i + R_a) \)

Im Betrieb wird die Klemmenspannung um den inneren Spannungsabfall verkleinert. Die Quelle verliert durch den Innenwiderstand außen an Kraft (= Klemmenspannung).

\( U_K = U_0 - U_0 \)

Bei Belastung wird die Klemmenspannung um den inneren Spannungs- abfall kleiner als die Quellenspannung.

Der Kurzschluss

Bei einem Kurzschluss wird \( R_a = 0 \).

\( U_0 = I \cdot (R_i + 0) \)

Bei einem Kurzschluss gibt es keine Klemmenspannung mehr. Daher muss die gesamte Quellenspannung am Innenwiderstand abfallen.

\( U_0 = I \cdot R_i \)

Der fließende Strom heißt jetzt Kurzschlussstrom I_K. Durch umstellen des Ohmschen Gesetzes erhält man für den Kurzsschlusstrom: \( U_0 = I_K \cdot R_i \) → \( I_K = \frac {U_0}{R_i} \)

Bei Kurzschluss wird der Kurzschlussstrom nur vom Innenwiderstand und der Quellenspannung bestimmt.

Zahlenspiel

   
Tipps:  Zwei von drei Größen sind bekannt → die werden in die Felder eingetragen.
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        Komma = Punkt
        NAN heißt "keine Zahl" → heißt "Hilfe damit kann ich nicht rehnen!"