4 Akkus

Labor Spannungsquelle


Verschiedene Messübungen zur Spannungsquelle und Innenwiderstand werden vorgestellt.

Informationen



überhitzter Widerstand

Die Stabilität der Klemmen­span­nung wird in Abhängigkeit des In­nenwiderstandes und der Last untersucht.

1 Innenwiderstand eines Labornetzgeräts

Für die Schaltung wird eine Gleichspannungsquelle mit U0 = 12 V benötigt.

Stelle die Strombegrenzung auf 100 mA ein. Diese darf im Betrieb nicht verändert werden, da ansonsten zu hohe Verlustleistungen auftreten können.

  1. Stelle auf der Widerstandsdekade einen Widerstand RL = 1 kΩ ein.

  2. Messe mit dem digitalen Spannungsmessgerät die Klemmenspannung UK und trage die Werte in die Messwertetabelle ein. Berechnen den Strom IL durch den Lastwiderstand und wiederhole die Messung für die anderen Widerstandswerte.

Schaltung Spannungsquelle
RL in Ω 1 k 800 400 100 50 20
Uk in V
IL in mA

  1. Stelle den Zusammenhang Uk = f(IL) in einem Diagramm dar.

    Hinweis: y-Achse: Uk mit 1 V / cm, x-Achse IL mit 10 mA / cm

  2. Bestimme den Innenwiderstand des Labornetzgeräts im Bereich von 0 – 80 mA.

2 Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Lastwiderstand der Spannungsquelle bei realem Innenwiderstand

Schaltung Spannungsquelle

In Labornetzgeräten wird der kleine Innenwiderstand durch eine elektronische Regelung erreicht. Einfache Spannungsquellen, wie z.B. Monozellen, Akkus oder Generatoren haben immer einen Innenwiderstand größer Null. Deshalb soll nun das Verhalten einer Spannungsquelle mit Innenwiderstand untersucht werden.

Die Quellenspannung beträgt U0 = 12 V, der Innenwiderstand beträgt Ri = 1 kΩ. Uk wird mit dem Spannungsmessgerät gemessen, IL berechnet.

  1. Baue die Schaltung auf und belaste die reale Spannungsquelle mit unterschiedlichen Lastwiderständen.

  2. Messe mit dem digitalen Spannungsmessgerät die Klemmenspannung UK und trage die Werte in die Messwertetabelle ein. Berechnen den Strom IL durch den Lastwiderstand und wiederhole die Messung für die anderen Widerstandswerte.

RL in Ω 47k 22k 10k 4,7k ... 22
Uk in V
IL in mA

  1. Stelle den Zusammenhang Uk = f(IL) in einem Diagramm dar.

    Hinweis: y-Achse: Uk mit 1 V / cm, x-Achse IL mit 10 mA / cm

  2. Diskutiere das Ergebnis.

3 Leistungsanpassung von Spannungsquellen

Die abgegebene Leistung und die Verlustleistung einer Spannungsquelle soll in Abhängigkeit des Lastwiderstandes untersucht werden.

  1. Baue die Schaltung auf.

  2. Vervollständige die Messwertetabelle. Hinweis: Berechne den Strom und die Leistung.

Schaltung Leistungsanpassung
Rx in Ω 10 47 100 470 1k
Uk in V
I in mA
PL in mW

  1. Zeichne die Rx-PL-Kennlinie. Verwende für den Widerstand eine logarithmische Skalierung.

  2. Zeichne die Verlustleistung am Innenwiderstand mit in die Kennlinie.

  3. Diskutiere die Ergebnisse.