3. Spannungsabfall, Spannungsteiler, Quellenspannung, Klemmenspannung
Spannungsabfall:
wenn die zur Trennung zweier Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen benötigte Energie beim Fließen eines Stroms wieder frei wird.
Beispiel:
Spannungsabfall am ohm’schen Widerstand: U = R*I = rho * L/A * I
Spannungsabfall am ohm’schen Widerstand: U = R*I = rho * L/A * I
Spannungsteiler:
besteht prinzipiell aus 2 Widerständen, an denen sich die Gesamtspanung Uges
in 2 Teilspannungen aufteilt.
besteht prinzipiell aus 2 Widerständen, an denen sich die Gesamtspanung Uges
in 2 Teilspannungen aufteilt.
Grundform:
- Unbelasteter Spannungsteiler
GRAFIK
- Belasteter Spannungstreiber:
Besonderheit: RL (Lastwiderstand) wird parallel zu R2 geschaltet
Folgerung:
- Gesamtwiderstand d. Schaltung wird kleiner
- Gesamtstrom wird größer
- Spannungsabfall U1 am R1 wird größer
- U2 am R2L wird kleiner
R2L = R2 * RL / R2 + RL
GRAFIK
Quellenspannung, Klemmenspannung
Quellenspannung: Ursprüngliche Gesamtspannung d. Quelle (UQ)
Quellenspannung: Ursprüngliche Gesamtspannung d. Quelle (UQ)
Jede Spannungsquelle besitzt einen Innenwiderstand (R1), an dem die Spannung Ui heißt.
Die zur Verfügung stehende Spannug heißt Klemmenspannung (UK).
UK = Uq – Ui
Ui = Ri * I von
5. KIRCHHOFF’sche Regeln – B.S. 58
-> Gustav Robert Kirchhoff (1824-87)
Begriffe:
- Knoten: Verzweigungspunkte für Leitungen
- Masche: Unverzweigter Stromkreis
Was brauchen wir um elektrische Netzwerke zu berechnen?
=> Ohm, Kirchhoff
5.1. Der Knotensatz (1 Kirchhoff Regel)
- Elektronen bei einem Verzweigungspunkt (Knoten) nicht verloren gehen
- E I zufließend = E I abfließend
- Vorzeichen von I, die vom Knoten abfließt, wird umgedreht
- technische Stromrichtung: I von Plus- nach Minuspol
- I = I1 + I2 + I3, …
Rechenbeispiel:
U=12V
R1=6 Ohm
R2=3 Ohm
R3=12 Ohm
I=?
I=U/R
I1=U/R1=2A
I2=U/R2=4A
I3=U/R3=1A
I=I1+I2+I3=2A+4A+1A= 7A
5.2 Der Maschensatz (2. Kirchoff’sche Regel)
GRAFIK
- U ist eine gerichtete Größe (von Plus nach Minus)
=> gleichorientierte Spannungen haben gleiche Vorzeichen
=> entgegengesetzte Spannungen haben entgegengesetzte Vorzeichen - Die Gesamtspannung ist die Summe der Spannungsabfälle (an den Widerständen)
In einer Masche ist die Summe der Spannungen, die die Spannungsquellen liefern, gleich der Summe der Spannungsabfälle.
U=U1+U2+U3+ …
Rechenbeispiel:
U=12V
U1=0,5V
U2=4V
I=1mA
R3=?
U3=U-U1-U2
U3=7,5V
R=U/I
R3=U3/I
Serienschaltung:
I = I1 = I2 = I3
I = I1 = I2 = I3
U = U1 + U2 + U3
R = R1 + R2 + R3
Der Gesamtwiderstand einer Serienschaltung ist stets größer als jeder Einzelwiderstand!
5.4 Parallelschaltung v. Widerständen
GRAFIK
I = I1 + I2 + I3
U = U1 = U2 = U3
I/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Herleitung für R (nicht für Test):
- I = I1 + I2 + I3
- I = U/R
- I1 = U1/R1
- I2 = U1/R2
- I3 = U1/R3
- U = U1 = U2 = U3
- I = I1 + I2 + I3
- 1/R = 1/R1 = 1/R2 = 1/R3
6. Berechnung einfacher Netzwerke
B.S 61
7. Messbereichserweiterung bei U & I Messgeräten
B.S 63
8. Elektrischer Strom im Alltag
B.S 64