Aufgabenstellung:
Gegeben ist eine Schaltung, bestehend aus einer idealen Stromquelle, Widerständen und einer Diode.
Die Diode wird durch die nebenstehende Strom-Spannungs-Charakteristik beschrieben.
- Wie groß ist der durch die Diode fließende Strom?
- Wie groß ist die in der Diode umgesetzte Leistung?
- Mit welcher Leistung muss die Schaltung versorgt werden?
Lösungsweg:
a) Berechnung des Diodenstroms
Das Netzwerk wird mittels Quellwandlung zusammengefasst, damit der lineare Teil des Netzwerks durch eine Spannungsquelle mit Innenwiderstand beschrieben wird.
Die Werte der Ersatzspannungsquelle ergeben sich zu
Damit kann der Kurzschlussstrom berechnet werden zu
Zum Einzeichnen der Gerade wird ein zweiter Punkt, beispielsweise
Nach dem ohmschen Gesetz gilt:
Die Spannung
Die berechneten Punkte werden in das Diagramm eingetragen und durch eine Gerade verbunden.
Der Schnittpunkt beider Kennlinien ist die Lösung und kann abgelesen werden zu
b) Berechnung der Leistung an der Diode
Die in der Diode umgesetzte elektrische Leistung berechnet sich aus dem Produkt von Strom und Spannung.
c) Berechnnug der Gesamtleistung der Schaltung
Mit dem im vorherigen Aufgabenteil bestimmten Diodenstrom
Ebenso gilt für die Leistung
Mit Hilfe der Knotenbilanz wird der Strom
Die für die Schaltung notwendige Gesamtleistung berechnet sich aus der Summe aller Leistungen.