Leistung einer realen Spannungsquelle, Leistungsanpassung

Leistung einer realen Spannungsquelle, Leistungsanpassung

Reale Spannungsquelle mit Innenwiderstand

Reale Spannungsquelle mit Innenwiderstand

Die von einer realen Spannungsquelle abgegebene Leistung berechnet sich zu:  PL = UL * I

Im Leerlauf beträgt diese Leistung null, da kein Strom durch den Verbraucher fließt. Auch im Kurzschlussfall wird keine Leistung abgegeben, da zwar ein hoher Strom fließt, die Klemmenspannung aber gleich null ist. In diesem Fall wird der Strom allein durch den Innenwiderstand begrenzt.

Ausgangsleistung einer realen Spannungsquelle in Abhängigkeit vom Widerstandsverhältnis aus Lastwiderstand RL zum Innenwiderstand Ri

Ausgangsleistung einer realen Spannungsquelle in Abhängigkeit vom Widerstandsverhältnis aus Lastwiderstand RL zum Innenwiderstand Ri

Zwischen diesen beiden Extremen (Leerlauf und Kurzschluss) gibt die Quelle eine Leistung ab, die größer als null ist.

Die maximale Leistung gibt die Quelle ab, wenn der Lastwiderstand RL gleich dem Innenwiderstand Ri der Spannungsquelle ist: RL=Ri. Dieser Fall wird als Leistungsanpassung bezeichnet. Die maximale Leistung ergibt sich somit:

Ausgangsleistung

Die Verlustleistung des Innenwiderstandes Ri (Pi=I2⋅Ri) wird nahezu vollständig in thermische Leistung umgewandelt. Sie ist also dafür mitverantwortlich, dass sich z. B. Batterien beim Entladen bzw. bei Akkumulatoren auch beim Laden, erwärmen. Bei einem Kurzschluss kann diese thermische Leistung zum Brand führen.

Nachtrag: mathematischer Beweis für die Leistungsanpassung

Math. Beweis für Leistungsanpassung einer realen Spannungsquelle

Math. Beweis für Leistungsanpassung einer realen Spannungsquelle

< vorherige Seite | nächste Seite >