Gleichstromlehre Flashcards
2 Kirchhoffsche Gesetze
- Knotenpunktsatz
- Maschensatz
Knotenpunktsatz
An jedem Knoten ist die Summe der zufliessenden Ströme gleich der Summe der abfliessenden Ströme.
—> die Summe aller Ströme in einem Knotenpunkt ist gleich Null
Maschensatz
Die Summe der erzeugten Spannungen ist gleich der Summe der Spannungsabfälle.
—> die Summe aller Spannungen in einer Masche ist jederzeit gleich Null
Vorgehensweise bei der Maschensatzberechnung
- Spannungspeile über der Stromquelle und den Widerständen eintragen (von + zu -)
- Zählrichtung der Masche/Schleife festlegen (willkürlich)
- Maschengleichung Aufstellen
Verhältnis zwischen Spannungen und Widerständen in der Serieschaltung
Spannungen zu den Widerständen proportional
Verhältnis zwischen den Strömen und Widerständen in der Paralellschaltung
Ströme zu den Widerständen umgekehrt proportional
Was ist der Leitwert
Kehrwert vom Widerstand
Berechnungen Widerstand
Meist über den Leitwert rechnen
unbelasteter Spannungsteiler
Die Spannungen werden in U1 und U2 aufgeteilt. Die Spannung U2 verhält sich zur Gesamtspannung wie der Teilwiderstand R2 zum Gesamtwiderstand R1+R2
belasteter Spannungsteiler
Beim Ersatzbild des belasteten Spannungsteiler wird aus einer Serieschaltung eine gemischte Schaltung.
Brückenschaltung
zwei Spannungsteiler zu einander Parallel. zwischen den Seriewiderständen ein weiterer Widerstand (Brücke)
2 varianten von Brückenschaltungen
abgeglichen oder nicht abgeglichen
R1/R2 = R3/R4 oder U1/U2 = U3/U4 –> Es fliesst kein Strom durch den Brückenwiderstand R5 (UR5=0).
R1/R2 ≠ R3/R4 oder U1 /U2 ≠ U3/U4 –> Es fliesst ein Strom durch den Brückenwiderstand R5 (UR5≠0).
Lösung für nicht abgeglichene Brückenschaltungen
Stern- Dreieckumwandlung / Dreieck- Sternumwandlung
Leerlauf (unbelastete Spannungsquelle)
Die Klemmenspannung (U) ist gleich der Urspannung (U0), weil kein Strom fliesst, der einen Spannungsabfall über dem Innenwiderstand verursacht.
Kurzschluss (Spannungsquelle)
Die gesamte Urspannung (U0) fällt am Innenwiderstand ab. Es fliesst ein maximaler Strom, der durch den Innenwiderstand begrenzt wird.
Leistungsanpassung (Spannungsquelle)
Max. Leistung P Ra=Ri, Pa=Pi, η=0.5 Anwendungen: Solaranlagen, Lautsprecher, Mikrofon
Spannungsanpassung (Spannungsquelle)
Spannung U so hoch wie möglich Ra > Ri Anwendungen: Wenn Wirkungsgrad wichtig ist, Klemmenspannung nicht zu stark absinken darf. Je grösser der Aussenwiderstand, umso grösser die Klemmenspannung
Stromanpassung (Spannungsquelle)
Strom I so hoch wie möglich Ra < Ri
Anwendungen: elektrische Schweissanlagen. Je kleiner der Aussenwiderstand, umso kleiner die Klemmenspannung
Was ist bei der Serieschaltung von Spannungsquellen zu beachten
Es müssen gleiche Batterien mit gleicher Quellspannung und gleichem Innenwiderstand verwendet werden. Da durch alle Quellen der selbe Strom fliesst (abhängig von der Stärke der grössten Quelle) würde die kleineren überlastet.
Was passiert wenn eine Quelle mit vertauschter Polarität eingesetzt würde (Serieschaltung)
die Spannung wirkt subtraktiv.
Ein Akku würde die anderen aufladen
Ein Primärelement würde zerstört