Spannungsquelle
Einleitung
Bei einer Spannungsquelle handelt es sich um eine Energiequelle. Die Besonderheit liegt dabei darin das die Spannung unabhÀngig vom Verbraucher ist. Je nach Verbraucher passt sich nur der Strom an.
In diesem Artikel soll dieses Verhalten nÀher erklÀrt werden.
EinfĂŒhrung
Bei einer Spannungsquelle handelt es sich um eine Energiequelle. Ăhnlich wie ein Wasserfluss auch eine Wasserquelle benötigt, benötigt auch eine Elektrische Schaltung eine Energiequelle aus welcher die Potentialdifferenz also die Spannung zur VerfĂŒgung stellt und wodurch ein elektrischer Strom flieĂt.
Die Energiequelle werden in Stromquellen und Spannungsquellen unterteilt.
ErklÀrung
Idealerweise haben Spannungsquellen immer eine konstante Spannung (bzw. bei AC: eine konstant periodische Spannung), egal welchen Verbraucher man anschlieĂt. Es Ă€ndert sich nun die StromstĂ€rke.
Allgemein wird zudem zwischen Gleichspannungsquellen und Wechselspannungsquellen unterschieden.
Bei Gleichspannungsquellen ist die Spannung immer konstant. Egal zu welcher zeit man die Spannung misst und egal welchen Verbraucher man anschlieĂt.
Bei der Wechselspannungsquelle ist die Spannung bedingt durch die Funktion nicht zu jeder Zeit die selbe. Sie wiederholt sich aber periodisch. Egal welcher Verbraucher angeschlossen wird, die gleichen Werte wiederholen sich periodisch.
Praktisches Beispiel
Das wahrscheinlich prominenteste Beispiel einer Spannungsquelle ist die Steckdose. An dieser liegen immer 230V (Effektivwert AC) an. Egal welchen bzw. ob man ĂŒberhaupt einen Verbraucher anschlieĂt, ist an der Quelle immer 230V (Effektivwert) zu messen.
Reale Spannungsquelle
Betrachtet man eine Spannungsquelle nicht ideal also real, fĂ€llt auf das diese beim Anschluss eines Verbrauchers die Spannung nicht 100% konstant hĂ€lt. Je nach Verbraucher kann die Spannung absinken. Grund dafĂŒr ist der sogenannte Innenwiderstand.
âš Innenwiderstand
Der Innenwiderstand ist nicht mit Absicht in die Spannungsquelle eingebaut, sondern ist dort ungewollt. Ăhnlich wie eine Leitung auch einen Widerstand besitzt und dieser auch zumeist ungewollt vorhanden ist.
Ersatzschaltbild
Der Innenwiderstand belastet also die Spannungsquelle. Daher kann man eine theoretische Schaltung, ein sogenanntes Ersatzschaltbild, anfertigen damit das Verhalten klarer wird. Diese Schaltung ist also nicht wirklich in der Spannungsquelle verbaut, sondern es handelt sich hierbei um ein Ersatzschaltbild. Sie setzt sich einerseits aus der Idealen Spannungsquelle und dem Innenwiderstand zusammen.
An diese Reelle Spannungsquelle wird nun ein Verbraucher, hier in Form eines Linearen Widerstandes anschlossen.
Aus den Grundlagen der Reihenschaltung wissen wir das sich nun die Spannung der Idealen Spannungsquelle auf den Innenwiderstand und den Verbraucher verteilt.
Je nachdem wie hier das VerhĂ€ltnis respektive die GröĂe des Verbrauchers ist, schwankt die Spannung der reellen Spannungsquelle.
Schaltzeichen
Die Spannungsquellen können nochmals in Gleichspannungsquellen und Wechselspannungsquellen unterteilt werden.
Allgemein wird eine Spannungsquelle wie unten gezeigt dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Gleichspannungsquelle.
Die Wechselspannungsquelle wie hier gezeigt:
Es gibt jedoch auch Bauteile welche eine bestimmte Spannung erzeugen. Beispielsweise Batterien oder Generatoren. Diese haben eigene Schaltzeichen.
z.B. Batterie
z.B. Generator
Praktisches Beispiel
Ein weiteres Beispiel in der Praxis ist ein normaler Schaltplan. Hier ist nun eine Gleichspannungsquelle verbaut. Diese liegt konstant bei 5V. Egal ob nun 1Ohm oder 1000Ohm angeschlossen werden, die GröĂe der Spannung an der Quelle Ă€ndert sich nicht. Es Ă€ndert sich nur der Strom.
Bei 1Ohm flieĂen 5A durch die Schaltung und bei 1000Ohm flieĂen 0,005A durch die Schaltung.