Was ist der Unterschied zwischen einer idealen und realen Spannungsquelle?
Antwort #1
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 \(U_0\). Mit dem Ohm-Gesetz:1\[ U_0 = R \, I = \text{const.} \]kann eingesehen werden: 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:2\[ U = U_0 - R_{\text i} \, I \]
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: \( U \approx U_0 \).