1. Gleichstrom 1.2 Aktive und passive Zweipole, Gleichstromschaltkreise

Transkript

1 Elektrischer Grundstromkreis Reihenschaltung von Widerständen und Quellen Verzweigte Stromkreise Parallelschaltung von Widerständen Kirchhoffsche Sätze Ersatzquellen 1

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3 Leerlauf, wenn I=0 3

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5 Arbeitspunkt eines aktiven Zweipols mit Innenwiderstand Grafische Ermittlung des Arbeitspunktes: 5

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14 Ersatzspannungsquelle Last 14

15 Ersatzstromquelle Last 15

16 Aufgaben 1.2 Grundsätzlich sollte bei der Bearbeitung von Aufgaben oder Problemstellungen zunächst immer die Schaltung skizziert werden. 1) Eine Reihenschaltung besteht aus drei Teilwiderständen mit den Widerstandswerten: R1=10 Ohm, R2=20 Ohm, R3=40 Ohm. Die Schaltung wird durch eine ideale Spannungsquelle (kein Innenwiderstand) mit einer Spannung von U=20V versorgt. a) Zeichnen Sie die Schaltung und tragen Sie alle relevanten Größen ein. b) Berechnen Sie alle unbekannten Größen. 2) Eine Parallelschaltung besteht aus drei Teilwiderständen mit den Widerstandswerten: R1=10 Ohm, R2=20 Ohm, R3=40 Ohm. Die Schaltung wird durch eine ideale Spannungsquelle (kein Innenwiderstand) mit einer Spannung von U=20V versorgt. a) Zeichnen Sie die Schaltung und tragen Sie alle relevanten Größen ein. b) Berechnen Sie alle unbekannten Größen. c) Vergleichen Sie die Gesamtströme aus Aufgaben 1) und 2). Was fällt dabei auf? 16

17 Aufgaben 1.2 Grundsätzlich sollte bei der Bearbeitung von Aufgaben oder Problemstellungen zunächst immer die Schaltung skizziert werden. 3) Gegeben ist eine Spannungsquelle mit einer Spannung von 100V und einem Innenwiderstand von 0,5Ohm. Über einen Spannungsteiler mit den Widerständen R1 und R2 soll an R2 eine Ausgangsspannung von 24V eingestellt werden. Der Strom durch den Spannungsteiler soll 2A betragen. a) Skizzieren Sie die Schaltung. b) Bestimmen Sie die Widerstände R1 und R2. 4) Eine Spannungsquelle mit einer Leerlaufspannung von 12V liefert eine maximale Ausgangsleistung von 20W an den Anschlussklemmen der Last. a) Skizzieren Sie das Schaltbild der Anordnung. b) Bestimmen Sie den Innenwiderstand R i der Spannungsquelle und den Lastwiderstand R L,bei Maximallast an den Ausgangsklemmen. 17

18 Aufgaben 1.2 Grundsätzlich sollte bei der Bearbeitung von Aufgaben oder Problemstellungen zunächst immer die Schaltung skizziert werden. 5) Eine Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand Ri von 0,1 Ohm speist eine Parallelschaltung von drei Widerständen R1, R2 und R3. An Widerstand R1 liegt eine Spannung von 10,5V an. Durch Widerstand R2 fließt ein Strom von 4A. Die an Widerstand R3 umgesetzte Leistung ist das Doppelte der Leistungen der beiden anderen Lastwiderstände. Der Gesamtstrom Iges, der der Spannungsquelle entnommen wird beträgt 15A. a) Skizzieren Sie die Schaltung. b) Ermitteln Sie den Spannungsabfall an Ri. c) Bestimmen Sie die Leerlaufspannung der Spannungsquelle. d) Bestimmen Sie die Widerstände R1 bis R3. 18

19 Aufgaben 1.2 6) Gegeben ist die in Abbildung dargestellte Schaltung. a) Bestimmen Sie die Zweigströme I1 bis I5. b) Bestimmen sie die Spannung U X. 19

20 Aufgaben 1.2 7) Gegeben ist die in Abbildung dargestellte Schaltung. a) Berechnen Sie alle angegebenen Spannungen und Ströme. b) Wie verändert sich die Spannung U 3, wenn der Widerstand R3 auf 20 Ohm erhöht wird? c) Berechnen Sie die Spannung U 2, wenn gilt: R3 = d) Welchen Wert nimmt die Spannung U 2 an, wenn R3 = 0 20