Hallo,
für b)
Erst einmal benötigst du das Schaltbild:
für die Spannungsquelle mit dem Innenwiderstand schau dir den folgenden Link an (ganz unten rechts das Bild „lineare Spannungsquelle“):
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsquelle
Dazu befindet sich in Reihe ein Widerstand R = 150 mOhm (Kupferkabel), dann kommt der Verbraucher und dann auf dem Rückleiter das zweite Kupferkabel mit R = 150 mOhm
Dies ergibt die Formel:
U0 - U(Ri) - U(Kupfer_hin) + Uv - U(Kupfer_rück) = 0
U0 - I * (Ri + 2 * R(Kupfer)) = Uv
Da nichts weiter angegeben ist, nehmen wir an, dass der Verbraucher unabhängig von seiner Spannung den gleichen Strom benötigt (zieht).
In einer Reihenschaltung ist der Strom an jeder Stelle gleich. Dies ergibt:
P = U * I --> Inenn = Pnenn / Unenn
in die obere Formel eingesetzt, erhältst du Uv = 8 V
c) Wie schon erwähnt ist der Strom in einer Reihenschaltung überall gleich groß und mit der Annahme das der Verbraucher unabhängig von der Spannung den gleichen Strom zieht, ergibt sich:
Inenn = Pnenn / Unenn = 10 A
Pv = Inenn * Uv = 10 A * 8 V = 80 W
Weitere Anmerkung / Hintergründe der Aufgabe:
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Der Rest der Leistung würde in der Spannungsquelle und den Leitern „verbraten“ werden, was bei 40 Watt ordentlich ist und zu erheblicher Wärmeentwicklung führen würde.
Deshalb ist bei der Auswahl einer Spannungsquelle ein kleiner Innenwiderstand wichtig und auch der Widerstand von Leitungen sollte nie vernachlässigt oder zumindest überdacht werden.
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In der Realität gibt es viele Verbraucher die ihren Strombedarf von der angelegten Spannung „abhängig“ machen. D. h. der Strom variiert mehr oder weniger je Spannungswert. Dazu benötigt man dann die Datenblätter der Verbraucher, wo diese Kurven abgebildet sind. Für eine Überschlagsrechnung ist die Vorgehensweise aber meist vollkommen ausreichend.
Gruß,
Maurice
