Elektrotechnik - Frage

[KD-one]

Hi Hamza,

An eine belastete Gleichspannungsquelle werden weitere Verbraucher parallel angeschlossen.

Warum sinkt die Klemmspannung?

(A) der Spannungsabfall über dem Innenwiderstand nimmt zu.
(B) Der Innenwiderstand wird grösser.
(C) Die Spannung wird auf die Verbraucher aufgeteilt.
(D) Der Strom wird auf die Verbraucher aufgeteilt.

Eigentlich ganz logisch.
Der Innenwiderstand der Batterie ist gegeben, davon hängt auch die maximal entnehmbare Strommenge pro Zeiteinheit ab.
Temperaturabhängige Schwankungen des Innenwiderstandes lassen wir mal aussen vor.
Beispiel:
P = Leistung = 1000W
U = Spannung
I = Strom = 10A/15A

P = U * I
U = P/I
U = 1000/10 = 100V
U = 1000/15 = 66,67V

Also hast du hier durch erhöhte Stromentnahme einen Spannungsabfall von einem Drittel verursacht.
Bei Paralellschaltungen von Widerständen Geschieht aber genau das.
Beispiel(ich verwende hier der Einfachheit halber gleich große Widerstände):
R1, R2, R3 = 10 Ohm
U = 100V
Ri = 10 Ohm
I = ?
Rg = ?
Aus dem Ohmschen Gesetz R = U * I:

I = U/R
I = 100/10
I = 10A

Bei einer Paralellschaltung muss du erst den Gesamtwiderstand der Schaltung errechnen.
Bei zwei Widerständen nicht allzuschwer:
Rg = (R1 * R2)/(R1 + R2)
Rg = (10 * 10)/(10 + 10)
Rg = 5 Ohm

Nun wieder nach dem Ohmschen Gesetz:
I = U/R
I = 100/5
I = 20A

Mit mehreren Widerständen ist die Berechnungsmethode eine etwas andere([1/R1 = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3...]oder bei n gleichen Widerständen [Rg = R1/n]), aber das ist hier ja nicht relevant.

In den obigen beiden Beispielen hast du gesehen, dass der Widerstand der Schaltung bei Paralellschaltung sinkt, der Strom also steigen muss. Aufgrund des Innenwiderstandes der Batterie und des Gesamtwiderstandes der Schaltung kann er das aber nicht.
Ausschlaggebend ist nun das Verhältnis der Reihenschaltung Innenwiderstand zu Verbraucherwiderstand.
Da der Innenwiderstand konstant angenommen wird, und der Verbraucherwiderstand variabel, wird sich das Verhältnis der Spannungsabfälle an den Widerständen verändern.
Am Gesamtwiderstand der Schaltung(Rg+Ri) fallen _immer_ 100% der Spannung ab.
Ist Rg = Ri, so sind an beiden Widerständen die gleichen Spannungsabfälle zu verzeichnen.
U(Rg) = 50V
U(Ri) = 50V

Ist der Innenwiderstand höher als der Schaltungswiderstand, steigt am Innenwiderstand der Spannungsabfall an.
Bei Ri = 15 Ohm und Rg = 5 Ohm
fallen dann am Innenwiderstand 75V Spannung ab, während am Schaltungswiderstand nur noch 25 V abfallen, d.h., die Klemmenspannung beträgt nur mehr 25 V.

Folglich ist Antwort [...] richtig.
Und die nächste Aufgabe löst du selbst, ja?

Gruß

Kurt