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Was ist der Unterschied zwischen einer idealen und realen Spannungsquelle?

Antwort #1

Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Beantwortet von
Schaltkreis mit einer idealen Spannungsquelle
Ideale Spannungsquelle mit einem Verbraucherwiderstand.

Eine ideale Spannungsquelle hat keinen Innenwiderstand, d.h. sie liefert eine Spannung \(U_0\) (Leerlaufspannung oder Quellspannung genannt), die unabhängig davon ist, welcher Widerstand \(R\) an die Klemmen der Spannungsquelle angeschlossen wird. Das heißt die Spannung am Widerstand \(R\) ist stets die Spannung \(U_0\). Schau dir das folgende Ohm-Gesetz an:

Anker zu dieser Formel

Damit die Spannung \(U_0\) konstant bleibt, kann der Strom \(I\) beliebig werden - je nach Wahl des Widerstands. Dadurch können sehr hohe Ströme entstehen, die die Schaltung beschädigen.

Eine reale Spannungsquelle dagegen hat einen Innenwiderstand \(R_{\text i}\), der den Strom \(I\) in der Schaltung begrenzt. Die Anwendung der Maschenregel ergibt eine Spannung \(U\) am Widerstand \(R\), die nicht unbedingt mehr der Quellspannung \(U_0\) entsprechen muss:

Formel: Spannung einer realen Spannungsquelle
Anker zu dieser Formel
Schaltkreis mit einer realen Spannungsquelle
Reale Spannungsquelle mit einem Verbraucherwiderstand.

Damit also eine reale Spannungsquelle möglichst der idealen Spannungsquelle entspricht, muss der Innenwiderstand \(R_{\text i}\) so klein wie möglich gewählt werden, damit der zweite Term in 2 näherunsweise wegfällt und dann gilt: \( U \approx U_0 \).