Zeichne ein Diagramm in dem die Klemmenspannung Ukl einer Stromquelle über dem Strom, der aus der Quelle entnommen wird, aufgetragen ist. Die Quelle hat die Leerlaufspannung Uo = 1,5V und den Innenwiderstand Ri = 0,60Ω.
b)
Mit Stromquellen vom gleichen Typ wie in Teilaufgabe a) werden die beiden skizzierten Anordnungen aufgebaut.
Trage in das Diagramm von Teilaufgabe a) die I-Ukl-Kennlinien der Anordnungen α) und ß) ein.
c)
Erläutere, welchen Vorteil die Anordnung ß) gegenüber der Anordnung α) besitzt.
Für den Zusammenhang zwischen Klemmenspannung und Strom gilt\[{U_0} = I \cdot {R_i} + {U_{kl}}\quad \Rightarrow \quad {U_{kl}} = {U_0} - I \cdot {R_i}\]Spezialfälle: Für I = 0 gilt: Ukl = Uo und für Ukl = 0 (Kurzschlussfall) gilt: \({I_k} = \frac{{{U_0}}}{{{R_i}}}\quad \Rightarrow \quad {I_k} = \frac{{1,5}}{{0,60}}{\rm{A}} = 2,5{\rm{A}}\). Mit diesen Randpunkten kann die Kennlinie (Gerade) gezeichnet werden (schwarz):
Bei der Anordnung nach α) handelt es sich um eine Serienschaltung von zwei Quellen. Dies hat zur Folge, dass die Leerlaufspannung doppelt so groß wie in Teilaufgabe a) ist, also 3,0V. Die beiden Innenwiderstände der Quellen sind auch in Serie, so dass der Gesamtinnenwiderstand 1,2Ω ist. Somit ist der Kurzschlussstrom wie bei Teilaufgabe a) nämlich 2,5A.
Bei der Anordnung nach ß) ist die Leerlaufspannung ebenfalls 3,0V, da der Gesamtinnenwiderstand jedoch nur 0,60Ω ist, beträgt der Kurzschlussstrom 5,0A.
c)
Die Anordnung ß) ist gegenüber der Anordnung α) stärker und länger belastbar.
