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Aufgabenstellung:

Die in Bild a dargestellte Spannungs-Stabilisierungsschaltung enthält eine Zener-Diode mit der in Bild b dargestellten Strom-Spannungs-Kennlinie (Kennlinie 1). Die Eingangsspannung beträgt . Der mit der Spannungsquelle in Reihe liegende Widerstand hat den Wert . Der angeschlossene Lastwiderstand möge sich ändern.

Abbildung

  1. Wie groß ist die Ausgangsspannung im Leerlauf, wenn also unendlich groß ist (bzw. entfernt wird)?
  2. Welchen Wert muss mindestens haben, damit die Ausgangsspannung um höchstens gegenüber dem Leerlauffall ( ) abnimmt?

 

Lösungsweg:

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a) Ausgangsspannung

Im Leerlauffall ist in Bild a der Lastwiderstand nicht vorhanden (bzw. unendlich groß).

Zur Ermittlung der dann vorhandenen Ausgangsspannung benötigen wir die (in Bild b schon eingetragene) Widerstandsgerade (Kennlinie 2).

Sie schneidet die waagerechte Achse bei und die senkrechte Achse bei

Der Schnittpunkt der Kennlinien 1 und 2 liefert die gesuchte Spannung

b) Widerstand

Bei angeschlossenem Lastwiderstand darf die Spannung um höchstens kleiner sein als im Leerlauf.

Sie muss also mindestens

betragen.

Bei dieser Spannung führt in Bild a der Widerstand den Strom

Aus Bild b (Kennlinie 1) entnehmen wir, dass in der Zener-Diode bei ein Strom von auftritt.

Folglich darf im Lastwiderstand höchstens ein Strom von

fließen.

Daher muss der Lastwiderstand mindestens einen Wert haben von

Lösung:

  1.