4 Akkus

Labor Spannungsquelle

01.12.2015

Die Stabilität der Klemmen­span­nung wird in Abhängigkeit des In­nenwiderstandes und der Last untersucht.

Sicherheitshinweis

Stelle die Strombegrenzung auf 100 mA ein.

Wir messen hier direkt den Kurzschlussstrom. Dies darf an anderen Spannungs­quellen, die über keine Strombegrenzung wie das Labornetzgerät verfügen, nicht durchführt werden!

überhitzter Widerstand

Bitte beachte, dass über den Transitor bei unsachgemäßer Arbeit sehr schnell hohe Ströme fließen, die zu einer Zerstörung von Bauelementen führen. Außerdem besteht Verbrennungsgefahr.

Bitte arbeite sorgfältig und beachte alle Sicherheitshinweise.

überhitzter Widerstand

1 Innenwiderstand eines Labornetzgeräts

Schaltung Spannungsquelle

Für die Schaltung wird eine Gleichspannungsquelle mit U0 = 12 V benötigt.

Stelle die Strombegrenzung auf 100 mA ein. Diese darf im Betrieb nicht verändert werden, da ansonsten zu hohe Verlustleistungen auftreten können.

  1. Stelle auf der Widerstandsdekade einen Widerstand RL = 1 kΩ ein.

  2. Messe mit dem digitalen Spannungsmessgerät die Klemmenspannung UK und trage die Werte in die Messwertetabelle ein. Berechnen den Strom IL durch den Lastwiderstand und wiederhole die Messung für die anderen Widerstandswerte.

RL in Ω 1 k 800 600 ...
Uk in V
IL in mA

  1. Stelle den Zusammenhang Uk = f(IL) in einem Diagramm dar.

    Hinweis: y-Achse: Uk mit 1 V / cm, x-Achse IL mit 10 mA / cm

  2. Wie groß ist der Innenwiderstand des Labornetzgeräts im Bereich von 0 – 80 mA?

2 Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Innenwiderstand der Spannungsquelle

Schaltung Spannungsquelle

In Labornetzgeräten wird der kleine Innenwiderstand durch eine elektronische Regelung erreicht. Einfache Spannungsquellen, wie z.B. Monozellen, Akkus oder Generatoren haben immer einen Innenwiderstand größer Null. Deshalb soll nun das Verhalten einer Spannungsquelle mit Innenwiderstand untersucht werden.

Die Quellenspannung beträgt U0 = 12 V, Uk wird mit dem Spannungsmessgerät gemessen, IL berechnet.

  1. Baue die Schaltung auf und belaste die reale Spannungsquelle mit unterschiedlichen Lastwiderständen.

  2. Messe mit dem digitalen Spannungsmessgerät die Klemmenspannung UK und trage die Werte in die Messwertetabelle ein. Berechnen den Strom IL durch den Lastwiderstand und wiederhole die Messung für die anderen Widerstandswerte.

RL in Ω 47k 22k 10k ...
Uk in V
IL in mA

  1. Stelle den Zusammenhang Uk = f(IL) in einem Diagramm dar.

    Hinweis: y-Achse: Uk mit 1 V / cm, x-Achse IL mit 10 mA / cm

  2. Diskutiere das Ergebnis.

3 Leistungsanpassung von Spannungsquellen

Schaltung Leistungsanpassung

Die abgegebene Leistung und die Verlustleistung einer Spannungsquelle soll in Abhängigkeit des Lastwiderstandes untersucht werden.

  1. Baue die Schaltung auf.

  2. Vervollständige die Messwertetabelle. Hinweis: Berechne den Strom und die Leistung.

Rx in Ω 10 100 1000
Uk in V
I in mA
PL in mW

  1. Zeichne die Rx-PL-Kennlinie. Verwende für den Widerstand eine logarithmische Skalierung.

  2. Zeichne die Verlustleistung am Innenwiderstand mit in die Kennlinie.

  3. Diskutiere die Ergebnisse.


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