4 Akkus

Labor Spannungsquelle

01.12.2015

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

Sicherheitshinweis

Stelle die Strombegrenzung auf 100 mA ein.

Wir messen hier direkt den Kurzschlussstrom. Dies darf an anderen Spannungs­quellen, die über keine Strombegrenzung wie das Labornetzgerät verfügen, nicht durchführt werden!

überhitzter Widerstand

1 Innenwiderstand eines Labornetzgeräts

Schaltung Spannungsquelle

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.

RL in Ω 1 k 800 600 ...
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. Wie groß ist der Innenwiderstand des Labornetzgeräts im Bereich von 0 – 80 mA?

2 Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Innenwiderstand der Spannungsquelle

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, 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 ...
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

Schaltung Leistungsanpassung

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.

Rx in Ω 10 100 1000
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.

Wortliste und Satzbausteine



die Spannungs­quelle, -n versorgt einen Strom­kreis mit Spannung.
die Klemme, -n die Anschlußbuchse für den elektrischen Verbraucher
die Last, -en Kurzform für Lastwiderstand oder Verbraucher
der Sicher­heitshinweis, -e eine sicherheitsbezogene Information, um einen verantwortungsvollen Umgang im Labor zu trainieren
der Kurzschluß­strom, -"e der Strom, welcher fließt, wenn die Anschlußklemmen einer Spannungsquelle direkt miteinander verbunden werden
die Strom­begrenzung, -en limitiert den Strom einer Spannungsquelle auf einen Maximalwert
das Spannungs-Strom­diagramm, -e ein Diagramm oder Schaubild in dem die Spannung auf der x-Achse und der Strom auf der y-Achse aufgetragen wird
das Labor­netzgerät, -e die Spannungs­quelle
die Widerstands­dekade, -n Eine Widerstandsdekade ist ein einstellbarer Widerstand. Dazu werden verschiedene Widerstände miteinander verschaltet.
der Kurzschluß, -"sse Die Klemmen der Spannungsquelle werden direkt durch einen Leiter verbunden. Achtung: Ist der Innenwiderstand der Quelle klein, kann dies sehr hohe Ströme zur Folge haben. Anderseits begrenzt der Innenwiderstand aber den Strom.
der Last­widerstand, -"e der Verbraucher
die Verlust­leistung, -en elektrische Energie, welche innerhalb der Spannungsquelle in Wärme umgesetzt wird
die abgegebene Leistung, -en elektrische Energie, welche am Verbraucher in Wärme oder andere Energieformen umgesetzt wird
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