Ausgangsspannung der realen Spannungsquelle

Ideale Spannungsquelle

Bei der idealen Spannungsquelle ist U=U₀, da der Innenwiderstand R_i=0; Die Ausgangsspannung einer idealen Spannungsquelle verringert sich bei Belastung nicht, sie bleibt konstant auf U₀.

\(\eqalign{ & {U_0} = {\text{konstant}} \cr & {R_i} = 0 \cr}\)

Wie groß der Strom ist, hängt ausschließlich von der Last R_L ab.

Der Kurzschlussstrom I_K wird unendlich groß. Bei der idealen Spannungquelle bleibt die Klemmenspannung U₀ konstant, egal wie hoch der Strom ist der gezogen wird. Damit würde aber die von der idealen Spannungsquelle abgegebene Leistung \(P = U_0 \cdot I_0\) ins Unendliche steigen, würde man nur den Lastwiderstand kontinuierlich verringern. Es gibt keine „ideale“ Spannungsquellen, sondern nur „reale“ Spannungsquellen.

Reale Spannungsquelle

Um die Eigenschaften einer realen Spannungsquelle (Netzteil, Batterie) nachzubilden, schaltet man im Schaltbild einen Innenwiderstand R_i in Reihe zur Spannungsquelle U_q. Man spricht von einer „eingeprägten Spannung“.

Für die Klemmenspannung U₀ der realen Spannungsquelle gilt:

\(U_0 = {U_q} - {R_i} \cdot I\)

Die Ausgangsspannung einer realen Spannungsquelle nimmt mit zunehmenden Laststrom ab. Der Spannungsabfall entsteht durch den inneren Aufbau bzw. inneren Widerstand der Spannungsquelle. Im Unterschied zur idealen Spannungsquelle wird der Kurzschlussstrom I_K nicht unendlich groß!

Leerlauf: \(R_L = \infty ;\,\,\,\,\,{U_0} = {U_q};\,\,\,\,\,I = 0;\)

Geht der Außenwiderstand gegen Null, so begrenzt nur mehr der (sehr kleine) Innenwiderstand den Stromfluss. Man spricht von einem Kurzschluss. Eine Sicherung im Stromkreis muss dann vor thermischer Zerstörung schützen.

Kurzschluss: \(R_L = 0;\,\,\,\,\,{U_0} = 0;\,\,\,\,\,I = {I_K} = \dfrac{{{U_q}}}{{{R_i}}};\)