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Aufgabenstellung:

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung sowie die Widerstände , und . Die Schaltung soll bezüglich der Punkte und durch eine elektrisch gleichwertige Ersatzspannungsquelle nach Bild d ersetzt werden.

Welche Werte sind für die Quellenspannung und den Innenwiderstand erforderlich?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung zur Bestimmung der Quellenspannung
  3. Schaltung zur Bestimmung des Innenwiderstandes
  4. Ersatzspannungsquelle

Lösungsweg:

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Quellspannung

Die Quellenspannung ist gleich derjenigen Spannung, die in der gegebenen Schaltung zwischen den Punkten und liegt.

Zur Berechnung dieser Spannung betrachten wir Bild b.

Darin fassen wir die Widerstände und zu

zusammen,

so dass wir für den im Widerstand fließenden Strom

erhalten.

Durch Anwendung der Stromteilerregel finden wir

Damit beträgt die gesuchte Quellenspannung (vergl. Bild b)

Innenwiderstand

Zur Bestimmung des Innenwiderstandes ersetzen wir in Bild a die Spannungsquelle durch eine Kurzschlussverbindung.

Es entsteht die Schaltung nach Bild c. Der hierin zwischen den Punkten und liegende Widerstand ist gleich dem gesuchten Innenwiderstand.

Zu seiner Bestimmung fassen wir zunächst die Widerstände und zu

zusammen.

Damit erhalten wir für den Innenwiderstand

Lösung: