Frage zu U-I Diagrammen

[B-a-R-o-C-k]

ich sehe da leider nicht durch. ich will eine spannungsquelle in ein U-I Diagramm einzeichnen. U = 3V und R = 2000 Ohm. damit habe ich 1,5mA doch wie gehts weiter?

wenn ich im U-I Diagramm nun einen Punkt zwischen den koordinaten y = mA und x = V setze, dann bin ich ja noch nicht fertig. es soll ja eine linie werden, aber die werte bleiben doch konstant? was muss ich machen?

auf wiki steht

"Eine reale Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand größer 0 Ω liefert eine fallende Kennlinie, bei welcher die Spannung mit steigendem Strom auf verschiedene Weisen abnimmt."

das ist doch schwachsinnig. mit steigendem strom steigt doch auch die spannung. wie kann die da abfallen!?

[Exterminans]

das ist doch schwachsinnig. mit steigendem strom steigt doch auch die spannung. wie kann die da abfallen!?

Nein, deine Rechnung ist falsch. Die gemessene Spannung ist die Spannung über dem Verbraucher, die Stromstärke ergibt sich gemäß I = U/R aus der der gesamten Spannung der Stromquelle und dem gesamten Widerstand, sprich Verbraucher + innerer Widerstand. Je größer I, desto kleiner ist der Widerstand des Verbrauchers und desto größer ist somit der Spannungsabfall am inneren Widerstand. Hat der Verbraucher einen Widerstand von 0 Ohm, so fällt die komplette Spannung am inneren Widerstand ab, die Spannung am Verbraucher ist 0V.

[flooooorian]

das ist doch schwachsinnig. mit steigendem strom steigt doch auch die spannung. wie kann die da abfallen!?

Also du kaufst dir ein 12V Netzteil, was im Leerlauf 12V liefert. Dann belastest du es, und auf einmal kommen 24V raus? Macht keinen Sinn, solltest du daran ja sehen

Solltest erstmal klären ob du überhaupt eine reale Spannungsquelle betrachtest, in deinem Fall. Normalerweise wird ja der theoretische, ideale Fall betrachtet. Dann hättest du Ri = 0 Ohm und damit eine konstante Spannung, unabhängig von der Belastung. Der Strom ändert sich dann natürlich abhängig von R.

[EDI]

Seruvs B-a-R-o-C-k!

Was du willst ist die U-I-Leistungskennlinie deiner Quelle. Vergiss mal den Begriff "Spannungsquelle". Nenn sie einfach "Quelle". Am besten "Energiequelle".

Deine Quelle ist dazu in der Lage, eine gewisse Leistung an einen Verbraucher (im einfachsten Fall einen ohmschen Verbraucher) abzugeben. Wenn deine Quelle über eine gewisse Zeit hinweg konstant Leistung abgibt, hat sie Energie abgegeben. Leistung ist immer nur ein "Augenblickswert". Erst, wenn du die abgegebene Leistung über die verstrichene Zeit integrierst (im Falle einer konstanten Leistung reicht einfach mit der vergangenen Zeit multiplizieren), erhältst du die von der Energiequelle an den Verbraucher abgegebene Energie.

E = P * t

Ok, jetzt aber genug vom Leistung und Energie. Deine Frage betrifft folgende Formel:

Pab = U * I

Pab ... an einen Verbraucher abgegebene Leistung
U ... Über den Verbraucher abfallende Spannung
I ... Durch den Verbraucher fließender Strom

Das weisst du sicher alles. Neu ist jetzt der Gedanke, dass deine Quelle (dein Netzteil) nur eine maximale Leistung an den Verbraucher abgeben kann! Diese Maximalleistung ist auf dem Netzteil angegeben. Dazu musst du nur die Ausgangsspannung mit dem (Ausgangs)Strom multiplizieren, der auf dem Typenschild des Netzteils angegeben ist. Der Strom ist dabei als Maximalwert zu verstehen.

Aber wie ermittelst du jetzt die Leistungskennlinie deiner Quelle?

Nun, zunächst ermittelst du, wieviel Leistung deine Quelle laut Typenschild abgeben kann. Dazu schaust du nach der Ausgangsseitigen DC-Spannung (12V/5V *was_auch_immer*) und nach dem Strom, der dabei steht (meisten Angaben in mA bei nem einfachen Steckernetzteil).

Jetzt beitreibst du an besten ein Poti mit nem Grundwiderstand von zirka 5kOhm an deiner Quelle. Natürlich betreibst du das Poti mit seinem Mittelschleifer an der Rückführung ("Masse"-Anschluss) deiner Quelle.


In dem Fall liegt immer die volle Quellspannung an dem Poti.

Des weiterin brauchst du zwei Multimeter. Mit einem misst du parallel die Spannung über das Poti und mit dem anderen misst du in Serie zum Poti den fließenden Strom. Obacht!! Die Messkabel an die richtige Buchse im Spannungsmessmultimeter anschließen. Nicht, dass du den Eingang zum strommessen erwischst. Dann kommt die Sicherung im Multimeter!. Aber die Eingänge sind beschrieben.

Der geringste Strom, der durch das Poti fließen kann ist:

(Beispiel für Uq = 12V)

Imin = Uq/Rpoti(max)
Imin = 12V/5kOhm
Imin = 2,4mA

Mit dem Wert würd deine X-Achse (Strom-Achse) ganz links anfangen.

Jetzt drehst du den Widerstand durch das Poti immer weiter runter. Dabei ließt du die Werte auf den Multimetern für Spannung und Strom ab. Die Spannung wird sich erstmal nicht ändern. Der Strom wird ansteigen. Im Prinzip "saugst" du deine Quelle (dein Netzteil) mit dieser Messung aus. Du willst immer mehr Strom bei gleicher Spannung haben. Irgendwann wird die Quelle "zusammenbrechen".

Im Extremfall fließt durch das Rpoti:

Imax = Uq/Rpoti(min)
Imax = 12V/1Ohm
Imax = 12A

An der Stelle Obacht!! Rechne die Verlustleistung durch das Poti an der Stelle nach:

Pv = Imax² * Rpoti(min)

Bei der Leistung darf dein Poti nicht "abbrennen". Wenn es sich dabei zu stark erhitzt (denn rein ohmsche Verbraucher wandeln elektrische Leistung einfach nur in Wärme um), dann musst du ein Poti nehmen, welches mehr Leistung verträgt. Zur Not, einfach ein massiveres nehmen! Groß und Dick kann meistens mehr Strom .

Wäre doch zu schade, wenn dein Poti während der Messung in Rauch aufgeht .

Soweit wir deine Quelle höchst wahrscheinlich nicht kommen. Sie wird vorher zusammenbrechen. Die Spannung wird ab einem bestimmten Stromwert absacken. Wenn du dann mal das Produkt aus Strom und Spannung an der Stelle ausrechnest, wirst du wieder bei der Leistungsangabe auf dem Typenschild landen.

Auf die Art hast du die Leistungskennlinie deiner Quelle bestimmt.

Ist eigentlich mal ne ganz nette Übung. Wenn du das mal durchgezogen hast, wirstdu begreifen, was das ganze Gerede von "niederohmiger" und "hochohmiger" Quelle überhaupt soll und das Strom eben nicht "so einfach" ausm Kabel/aus der Wand kommt. Jede Energiequelle ist IMMER endlich!

Auch sind dir dann die Spezial(Grenz)betriebsfälle einer Quelle, nämlich "Leerlauf" und "Kurzschluss" bewusst. Im Falle eines Kurzschlusses wird die Quelle nämlich komplett ausgesaugt. Wenn eine Quelle in dem Fall nicht kurschlussfest ist gibts nette Rauchzeichen oder aber die Batterie quillt mit einmal auf und fängt ebenfalls an, komisch zu riechen. Beide Effekte sind unerwünscht ^^.

LG,
EDi

Zum Betreff des Postes:

Also, "U-I-Diagramme" kann man von so ziemlich JEDEM elektrischem/elektronischem Betriebsmittel/Bauelement aufnehmen. Das nächste Mal bitte *etwas* präzieser.