Schaltungen von Spannungsquellen
Durch Zusammenschalten von Spannungsquellen kann man eine gewünschte Gesamtspannung oder einen gewünschten Gesamtstrom erhalten:
Reihenschaltung von Spannungsquellen
- Bei einer Reihenschaltung addieren sich die einzelnen Quellenspannungen.
- Bei der Reihenschaltung addieren sich auch die Innenwiderstände der Quellen.
- Die Stromstärke bleibt gleich, und alle Quellen werden vom gleichen Strom durchflossen.
Beispiel: 3 Batterien mit je 1,5 V und einem Innenwiderstand von 0,6 Ω werden in einer Taschenlampe in Reihe geschaltet, um die benötigte Spannung zu erzeugen.
Spannungsquellen in Reihe
Wie gross ist die Ersatzquellenspannung und der Gesamtinnenwiderstand? Auf welchen Wert sinkt die Klemmenspannung, wenn der Lastwiderstand 100 Ω beträgt?
U0ers = U01 + U02 + U03 = 4,5 V
Riers = Ri1 + Ri2 + Ri3 = 1,8 Ω
I (RL = 100 Ω) = U0ers / (Riers + RL) = 4,5 V / 101,8 Ω = 44,2 mA
UL (RL = 100 Ω) = I · RL = 44,2 mA · 100 Ω = 4,42 V
Parallelschaltung von Spannungsquellen
Bei einer Parallelschaltung die Spannungen gleich bleiben, aber sich der Gesamtstrom sich zusammensetzt aus den Einzelnen Strömen. Die Parallelschaltung von Spannungsquellen wird verwendet, wenn bei großen Belastungen hohe Stromstärken bei möglichst konstanter Klemmenspannung gefordert sind.
Beispiel: Berechnen Sie für die obige Schaltung den Erstazinnenwiderstand der 3 Spannungsquellen zusammengefasst und den Gesamtstrom bei Belastung mit 10 Ω. Der Innenwiderstand einer Spannungsquelle sei je 0,6 Ω.
Spannungsquellen parallel geschalten
Uqers = U01 = U02 = U03 = 1,5 V
Riers = Ri / 3 = 0,6 Ω / 3 = 0,2 Ω
IL = Uqers / (Riers + RL) = 1,5 V / (0,2 Ω + 10 Ω) = 0,14706 A
UL = IL x RL = 0,14 A x 10 Ω = 1,4706 V