nehmen wir an ich habe einen ganz einfachen Stromkreis mit
a.) einer Stromquelle und einem Widerstand
b.) einer Spannungsquelle und einem Widerstand
wie male ich jetzt die Schaltung um, um aus
a.) der Stromquelle eine Spannungsquelle
b.) der Spannungsquelle eine Stromquelle
zu machen, so dass der Stromkreis nach außen (bzw. in Bezug auf den Widerstand) die gleichen Eigenschaften beibehält.
Ich glaube man muss da irgendwas parallel schalten und noch einen Widerstand reinmachen, oder so - aber wie genau.
Vielleicht kennt ihr auch eine Seite, wo diese Transformation als Skizze dargestellt ist.
wie male ich jetzt die Schaltung um, um aus
a.) der Stromquelle eine Spannungsquelle
b.) der Spannungsquelle eine Stromquelle
zu machen, so dass der Stromkreis nach außen (bzw. in Bezug
auf den Widerstand) die gleichen Eigenschaften beibehält.
Ich glaube man muss da irgendwas parallel schalten und noch
einen Widerstand reinmachen, oder so - aber wie genau.
Geht auch ohne Skizze. Neben dem Lastwiderstand hast Du noch den Innenwiderstand der Quelle. Bei einer Spannungsquelle ist er parallel zum Laswiderstand, bei einer Stromquelle in Reihe dazu zu schalten. Daraus ergeben sich auch die Umrechnungen - der Strom durch und die Spannung über dem Lastwiderstand sind ja bekannt.
Den Innenwiderstand einer Spannungsquelle kann man berechnen, indem man den die Leerlaufspannung durch den Kurzschlußstrom teilt.
Bei der Stromquelle ist es genauso - immer im Kopf behalten, daß die Stromquelle immer einen bestimmten Strom liefert. Im Leerlauffall muß dieser Strom durch den Innenwiderstand fließen und führt dort zu einem Spannungsabfall - der Leerlaufspannung. Deshalb wirst Du anhand dieser Messungen bei beiden Quellenarten denselben Innenwiderstand ermitteln.
Neben dem Lastwiderstand hast Du noch
den Innenwiderstand der Quelle. Bei einer Spannungsquelle ist
er parallel zum Laswiderstand, bei einer Stromquelle in Reihe
dazu zu schalten.
Hallo Gunther,
anders herum wird ein Schuh daraus. Im Ersatzschaltbild liegt der Innenwiderstand mit der Spannungsquelle in Reihe.
Dagegen hat die ideale Stromquelle einen unendlich hohen Innenwiderstand. Im Ersatzschaltbild der realen Stromquelle liegt ihr der Innenwiderstand parallel wie auch der Lastwiderstand.
unplausibel
Hallo,
wie schon gesagt, ist eine ideale Stromquelle ein Element,
daß man sich als eine Spannungsquelle mit unendlich hoher
Spannung in Reihe mit einem unendlich hohen Widestand
vorstellen kann. Wenn man da also einen endlichen Widerstand
mit in Reihe schaltet, dann ändert sich der strom (fast) nicht,
weil der endliche Widerstand im Verhältnis zum unendlich
Widerstand überhaupt nicht ins Gewicht fällt.
Ein ideale Spannungsquelle hat dagegen eine endliche Spannung
(=Sollspannung) und einen in Reihe geschalteten Innenwiderstand,
der gegen Null geht. Jeder Lastwiderstand, der also größer als
Null ist, kann die Spannung nicht verändern.
In Realität kann man also nicht das eine aus dem anderen machen.
Auf dem Blatt Papier (im Ersatzschaltbild) kann man natürlich
einfach was hinmalen oder Werte ändern.
In einer aktiven Schaltung kann man aber mit dem Strom einer
Stromquelle eine Spannungsquelle machen.
Das Ding heißt dann „Strom-Spannungs-Wandler“ oder auch
„Transimpedanzverstärker“.
Umgekehrt wird mit sogenannten „Stromquellenschaltungen“
mit einer Spannungsquelle eine Stromquelle gesteuert.
Gruß Uwi
ich verstehe es leider noch nicht.
Ich sollte mal in einer Klausur aus dem einen das andere
machen - aber wie?
…freitag mittags keine Postings mehr absetzen. Natürlich hast Du Recht:
anders herum wird ein Schuh daraus. Im Ersatzschaltbild liegt
der Innenwiderstand mit der Spannungsquelle in Reihe.
Dagegen hat die ideale Stromquelle einen unendlich hohen
Innenwiderstand. Im Ersatzschaltbild der realen Stromquelle
liegt ihr der Innenwiderstand parallel wie auch der
Lastwiderstand.
Während die meisten meiner Kommilitonen keinerlei Schwierigkeiten hatten, sich eine Spannungsquelle vorzustellen und daran herumzurechnen, taten sie sich unglaublich schwer mit der Stromquelle. Interessanterweise verhielt es sich mit den Kirchhoffschen Regeln genauso: Der Maschensatz war leichter verständlich, als die Knotenpunktregel.
Also nochmal, um das rudimentäre Verständnis etwas zu festigen: Das Ersatzschaltbild einer Spannungsquelle im geschlossenen Stromkreis zeigt den Innenwiderstand in Reihe zum Lastwiderstand. Da durch Lastwiderstand und Innenwiderstand derselbe Strom fließt, läßt sich der Spannungsabfall über dem Innenwiderstand leicht berechnen.
Wird der Lastwiderstand durch einen Kurzschluß ersetzt, fließt der Kurzschlußstrom. Wird kein Lastwiderstand eingebaut, sind also die Klemmen der Spannungsquelle nicht beschaltet, liegt an ihnen die Leerlaufspannung an. Leerlaufspannung geteilt durch Kurzschlußstrom ergibt den Innenwiderstand.
Eine Stromquelle liefert immer denselben Strom. Der Innenwiderstand muß deshalb parallel zu ihr sitzen, es existiert also immer ein geschlossener Stromkreis. Andernfalls müßte ein unendlich hoher Lastwiderstand angenommen werden. Da die Stromquelle aber weiterhin ihren konstanten Strom liefert, würde die Klemmenspannung dann unendlich hoch sein.
wie male ich jetzt die Schaltung um, um aus
a.) der Stromquelle eine Spannungsquelle
b.) der Spannungsquelle eine Stromquelle
zu machen, so dass der Stromkreis nach außen (bzw. in Bezug
auf den Widerstand) die gleichen Eigenschaften beibehält.
Ich glaube man muss da irgendwas parallel schalten und noch
einen Widerstand reinmachen, oder so - aber wie genau.
Nachdem, was unten beschrieben wurde, macht eine Berechnung die Situation vielleicht etwas deutlicher.
Gegeben sei eine Spannungsquelle mit der Leerlaufspannung UL=12V. Sie besitzt einen Innenwiderstand von RI=1 Ohm und wird in einem Stromkreis mit dem Lastwiderstand RL=10 Ohm betrieben.
Aufgabe: Umrechnen dieser Spannungsquelle in eine Stromquelle.
Ansatz: Da RI und RL in Reihe geschaltet sind, berechnet sich die Spannung über RL zu: URL = UL*(RL/(RI+RL) = 10,91V.
Da keine weiteren Angaben gemacht wurden, soll der Innenwiderstand der Stromquelle gleich dem der Spannungsquelle sein. Der ist bei einer Stromquelle aber nicht in Reihe, sondern parallel zum Lastwiderstand. Damit berechnet sich der Gesamtwiderstand zu R = RI*RL/(RI + RL) = 0,91 Ohm. Damit darüber dieselbe Spannung abfallen kann, muß die Stromquelle einen Strom von I = URL/R = 12A liefern.
Nun soll das Verhalten von Strom- und Spannungsquelle untersucht werden, wenn der Lastwiderstand halbiert wird. In die Formel des Spannungsteilers der Spannungsquelle eingesetzt ergibt sich URL jetzt zu: URL = 12V*(5 Ohm/(1 Ohm + 5 Ohm) = 10V
Der Gesamtwiderstand der Stromquelle errechnet sich jetzt zu: R = 0,83 Ohm. Da die Stromquelle unverändert 12 A liefert, errechnet sich die Spannung über dem Lastwiderstand zu URL = I*R = 10V