Zweipoltheorie

Wissenschaft Physik
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Guten Tag zusammen!

Ich habe Probleme beim Verstänndnis der Zweipoltheorie und zwar im konkreten Fall mit dem erstellen von Ersatzschaltbildern.
Dazu einige Fragen:

  1. Was genau ist bitte die Leerlaufspannung und wie soll ich mir das vorstellen? Das ist doch diejenige Spannung, die fließt, wenn man die Klemmen auseinander nimmt, also im mathematischen Sinne den Widerstand unendlich groß werden lässt? Wie soll ich mir das dann vorstellen? Ist die Leerlaufspannung dann diejenige Spannung, die an den Klemmen anliegt? Kann ich sie als normale Spannungsquelle sehen, die sich aus der ursprünglichen Spannung abzüglich des Innenwiderstandes zusammensetzt?

  2. Thema Innenwiderstand: Wie genau lässt sich der Innenwiderstand berechnen? Man muss hierbei doch „von außen auf die Schaltung blicken“…allerdins kann ich mit dieser Wendung nicht viel anfangen. Ich würde den Innenwiderstand als Summe aller Widerstände sehen, die man richtig addieren muss, also je nach dem ob Reihenschaltung oder Parallelschaltung. Und genau hier liegt mein Problem. Mir fällt es schwer, zu unterscheiden, was parallel und in Reihe geschaltet ist, bzw wer zu wem. Dabei kommt es doch immer auf den Weg an, den ich gehe…
    Darüber hinaus haben wir an der uni manchmal Widerstände streichen können, was ich auch nicht verstanden habe. Kann mir also jemand erklären, wie man den Innenwiderstand genau berechnet?

  3. Tangiert das Thema Zweipoltheorie nur, aber ist es nicht wert, einen neuen Thread zu öffnen:
    Doweit ich die ganze Etechnik verstanden habe, fällt an einem Widerstnad kein Strom ab, nur Spannung.
    Wie ist es dann zu erklären, dass der Strom VOR einem Amperemeter größer ist als HINTER einem Amperemeter? Im Amperemeter befindet sich ja ein Innenwiderstand, wie kann da der Strom abfallen?

Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr mir in diesen 3 grundlegenden Fragen weiterhelfen könntet, da dieses Thema in diesem Fach eine große Rolle spielt…

mfg

michael

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Moin, michael,

für die Leerlaufspannung wird die Spannungsquelle als ideal betrachtet. Ideal heißt, sie hat keinen Innenwiderstand. Das gibt es in der Praxis natürlich nicht, wenn allerdings der Lastwiderstand sehr groß (>>, mindestens 2 Zehnerpotenzen) gegenüber dem Innenwiderstand ist, dann kann man rechnerisch so tun als ob.

Der Innenwiderstand einer Spannungsquelle prägt das Verhalten der Spannungsquelle unter Last: Ein Strom fließt durch die Last und den Innenwiderstand, dabei wird eine Spannung an den Klemmen gemessen. Durch eine andere Last fließt ein anderer Strom, ergo fällt am Innenwiderstand eine andere Spannung ab und die Klemmenspanung ändert sich.

Parallel heißt nebeneinander: Zwei Widerstände hängen mit ihren Füßen an der gleichen Spannungsquelle.

Doweit ich die ganze Etechnik verstanden habe, fällt an einem
Widerstnad kein Strom ab, nur Spannung.
Wie ist es dann zu erklären, dass der Strom VOR einem
Amperemeter größer ist als HINTER einem Amperemeter?

Das kann nicht sein. Möglicherweise fließt nur ein Teil des Stroms über das Messgerät, ein anderer Teil über einen Shunt, das ist ein Widerstand parallel zum Messwerk. Der Strom in den beiden Messleitungen ist jedenfallls immer der gleiche.

Gruß Ralf

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Guten Tag zusammen!

Hallo Michael
ich habe meine Antworten in deinen Text reingeflickt, ich glaube es ist dann verständlicher

Ich habe Probleme beim Verstänndnis der Zweipoltheorie und
zwar im konkreten Fall mit dem erstellen von
Ersatzschaltbildern.
Dazu einige Fragen:

  1. Was genau ist bitte die Leerlaufspannung und wie soll ich
    mir das vorstellen? Das ist doch diejenige Spannung, die
    fließt, wenn man die Klemmen auseinander nimmt,

Ne, Spannung liegt an und Strom fließt. Denk mal einfach an statische Aufladung
also im

mathematischen Sinne den Widerstand unendlich groß werden
lässt? Wie soll ich mir das dann vorstellen? Ist die
Leerlaufspannung dann diejenige Spannung, die an den Klemmen
anliegt?

Genau das, ein Bleiakku hat , wenn er voll geladen ist, eine Leerlaufspannung von etwas über 12Volt. Wenn man mit dem Autoakku den Anlasser durchdreht, dann sollte der Widerstand des Anlassers den Innenwiderstand des Autoakkus möglichst nicht überschreiten, denn sonst bricht die Spannung zusammen.

Wenn mit einem Voltmeter die Spannung gemessen wird ist es sehr hochohmig, damit der Messstrom möglichst klein ist und nur ein sehr geringer Strom fließt.

Kann ich sie als normale Spannungsquelle sehen, die

sich aus der ursprünglichen Spannung abzüglich des
Innenwiderstandes zusammensetzt?

  1. Thema Innenwiderstand: Wie genau lässt sich der
    Innenwiderstand berechnen? Man muss hierbei doch „von außen
    auf die Schaltung blicken“…allerdins kann ich mit dieser
    Wendung nicht viel anfangen. Ich würde den Innenwiderstand als
    Summe aller Widerstände sehen, die man richtig addieren muss,
    also je nach dem ob Reihenschaltung oder Parallelschaltung.
    Und genau hier liegt mein Problem. Mir fällt es schwer, zu
    unterscheiden, was parallel und in Reihe geschaltet ist, bzw
    wer zu wem. Dabei kommt es doch immer auf den Weg an, den ich
    gehe…
    Darüber hinaus haben wir an der uni manchmal Widerstände
    streichen können,

Wenn Du einen niedrigen Widerstand (wenige Ohm) parallel zu einem hohen Widerstand (Megaohm)schaltest, so wird der Strom in der Hauptsache über den geringohmigen fließen, der Megaohmwiderstand spielt in diesm Falle nur eine ganz kleine Rolle
was ich auch nicht verstanden habe. Kann mir

also jemand erklären, wie man den Innenwiderstand genau
berechnet?

  1. Tangiert das Thema Zweipoltheorie nur, aber ist es nicht
    wert, einen neuen Thread zu öffnen:
    Doweit ich die ganze Etechnik verstanden habe, fällt an einem
    Widerstnad kein Strom ab, nur Spannung.

Richtig, an einem Schiebewiderstand, der zwischen PLUSPOL und MINUSPOL geschaltet ist, kann man mit dem Spannungsmesser zwischen dem Schieberegler und einem der Pole unterschiedliche Spannungen abgreifen.

Wie ist es dann zu erklären, dass der Strom VOR einem
Amperemeter größer ist als HINTER einem Amperemeter? Im
Amperemeter befindet sich ja ein Innenwiderstand, wie kann da
der Strom abfallen?

Im Gegensatz zum hochohmigen Spannungsmessgerät (Voltmeter)
ist das Strommeßgerät sehr niederohmig, damit nur wenig Spannung längs des Widerstandes abfällt; also der Spannungsabfall im Amperemeter sollte sehr gering sein.

Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr mir in diesen 3
grundlegenden Fragen weiterhelfen könntet, da dieses Thema in
diesem Fach eine große Rolle spielt…

Schau Dir mal die Kirchhoffschen Regeln an, da steht das ziemlich genau drin. WIKI
Ich hoffe, Dir ein wenig weitergeholfen zu haben
s.v.v.b.e.e.q.v. Klugscheisser

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also erstmal danke für die schnellen antworten. inzwischen hab ich mich natürlich auch weiter informiert und bin jetzt bei folgendem ergebnis:
die leerlaufspannung U1 ist diejenige Spannung die übrig bleibt, wenn man von der realen spannungsquelle U0 durch alle widerstände bis zu den klemmen geht. sie ist also diejenige spannung, die an den klemmen anliegt und ist somit die spannungsquelle meiner ersatzschaltung.
das hab ich soweit verstanden. nur habe ich ein problem mit dem innenwiderstand:
der gesamtwiderstand der ausgangsschaltung ist ja einfach zu berechnen nach den formeln für reihen- und parallelschaltung. allerdings ist mir rätselhaft, wie ich dann auf den innenwiderstand der ersatzschaltung komme. dazu muss ich ja alle nicht relevanten widerstände weglassen. schön und gut, aber was sind die nicht relevanten???

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Moin, Moonwalker,

die leerlaufspannung U1 ist diejenige Spannung die übrig
bleibt (…) das hab ich soweit verstanden.

noch nicht ganz.

Die Leerlaufspannumg ist das, was gemessen wird, wenn keinerlei Last anliegt oder anders gesagt kein Strom fließt. Deshalb kann sie streng genommen gar nicht gemessen werden, jede Messung braucht schließlich Strom, wenn auch nur sehr wenig.

aber was sind die nicht relevanten???

Ich kenne weder relevante noch irrelevante Widerstände.

Der Innenwiderstand ist das, was von außen sichtbar ist, wenn keine Last ansteht. Blöderweise lässt sich da kein Widerstand messen, sondern nur eine Spannung, also muss der Ri errechnet werden. Wie das geht, ergurgelst Du leichter als ich es erklären kann, Stichwörter: Spannungsquelle+Innenwiderstand.

Gruß Ralf

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Hallo Ralf,

also muss der Ri errechnet werden. Wie das geht,
ergurgelst Du leichter als ich es erklären kann,

das ist schneller erklärt, als man „Spannungsquelle“ in Google eintippen kann:

  1. Leerlaufspannung U0 messen.
  2. Kurzschlussstrom IK messen.
  3. Innenwiderstand Ri ausrechnen: Ri = U0 / IK.

Beispiel Monozelle: U0 = 1.6 V; IK = 5.0 A ⇒ Ri = 1.6 V / 5.0 A = 0.32 Ω.

Gruß
Martin

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Anmerkung o.T.
Hallo,

Deshalb kann sie streng genommen gar nicht
gemessen werden, jede Messung braucht schließlich Strom, wenn
auch nur sehr wenig.

Und auch nur ganz kurz. Wenn man einen Statischen Spannungsmesser verwendet, der prinzipiell ein Kondensator ist und dementsprechend nach der Aufladung keinen Strom mehr fließen lässt. :wink:
Gruß
loderunner

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Moin, Martin,

  1. Kurzschlussstrom IK messen.

Beispiel Monozelle: U0 = 1.6 V;
IK = 5.0

und die Monozelle schmeißt Du anschließend weg. Herzlichen Glückwunsch, damit hat der Kandidat eine zweitägige Baggerfahrt durch die Eifel gewonnen.

Gruß Ralf

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und die Monozelle schmeißt Du anschließend weg.

Nein, weil ein kurzer Kurzschluss sie nicht nennenswert entläd und ihr auch sonst nicht schadet.

Abschätzung: 10 A Kurzschlussstrom während 3.6 s = 1/1000 h ergibt eine Ladung von 0.01 Ah. Das ist nur ca. ein halbes Promille der Kapazität einer Alkali-Monozelle (≈ 20000 mAh). Für kleinere Zellen ändert sich am Ergebnis übrigens nicht viel, weil deren Kurzschlussstrom geringer ist.

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Hi Martin,

schön und gut, das Lehm besteht aber nicht nur aus Monozellen, sondern zum Beispiel auch aus Netzteilen mit Überlastschutz. Auch die haben einen Innenwiderstand. Und nun?

Gruß Ralf

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sondern zum Beispiel auch aus Netzteilen mit Überlastschutz.
Auch die haben einen Innenwiderstand. Und nun?

Das erfordert nur eine kleine Änderung: Statt eines Kurzschlusses (RLast = 0) bürdet man der Quelle dann eine bestimmte Last RLast > 0 auf, die sie noch „packt“, etwa RLast = 10 Ω.

Zu messen sind dann drei Größen: Die Leerlaufspannung U0, die Klemmenspannung ULast unter der gewählten Belastung, sowie der dabei fließende Strom ILast. Das liefert zwei Punkte der U-I-Kennlinie der Quelle, nämlich (U0 | 0) und (ULast | ILast). Der Quellen-Innenwiderstand Ri ist die Steigung der durch diese beiden Punkte verlaufenden Geraden, und ergibt sich somit zu Ri = (U0 – ULast) / ILast.

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Moin, Martin,

nicht mir musst Du das erklären, sondern dem Moonwalker.

Gruß Ralf