Spannungsquelle und Stromquelle

Definition des elektrischen Quells

Eine Quelle ist ein Gerät, das mechanische, chemische, thermische oder andere Formen von Energie in elektrische Energie umwandelt. Als aktives Netzwerkelement dient es dem Zweck, elektrische Energie zu erzeugen.

In elektrischen Netzen gibt es hauptsächlich zwei Arten von Quellen: Spannungsquellen und Stromquellen:

• Eine Spannungsquelle wird durch eine elektromotorische Kraft (emf) als treibende Funktion charakterisiert.

• Eine Stromquelle wird durch eine Stromtreibfunktion definiert.

Spannungs- und Stromquellen werden weiter in ideale und praktische Quellen unterteilt.

Spannungsquelle

Eine Spannungsquelle ist ein Zwei-Pol-Gerät, das unabhängig vom abgezogenen Strom zu jedem Zeitpunkt eine konstante Spannung aufrechterhält. Dies wird als ideale Spannungsquelle bezeichnet, die einen internen Widerstand von null aufweist.

In der Praxis existieren ideale Spannungsquellen nicht. Quellen mit einem inhärenten internen Widerstand werden als praktische Spannungsquellen bezeichnet. Dieser interne Widerstand verursacht einen Spannungsabfall, wodurch die Endspannung reduziert wird. Je kleiner der interne Widerstand (r) einer Spannungsquelle, desto näher kommt ihr Verhalten an eine ideale Quelle heran.

Die symbolischen Darstellungen von idealen und praktischen Spannungsquellen sind wie folgt:

Abbildung A unten zeigt den Schaltplan und die Eigenschaften einer idealen Spannungsquelle:

Abbildung B unten zeigt den Schaltplan und die Eigenschaften einer praktischen Spannungsquelle:

Beispiele für Spannungsquellen

Gängige Beispiele für Spannungsquellen sind Batterien und Wechselrichter.

Stromquelle

Stromquellen werden ebenfalls in ideale und praktische Typen unterteilt.

Ideale Stromquelle

Eine ideale Stromquelle ist ein Zwei-Pol-Schaltungselement, das unabhängig vom Spannungsunterschied über den Quellkontakten einen konstanten Strom an jeden Lastwiderstand liefert, der über seine Kontakte angeschlossen ist. Es weist einen unendlichen internen Widerstand auf.

Praktische Stromquelle

Eine praktische Stromquelle wird als ideale Stromquelle in Parallelschaltung mit einem Widerstand modelliert. Dieser parallele Widerstand berücksichtigt reale Einschränkungen, wie Stromverluste oder interne Verluste. Die symbolischen Darstellungen sind wie folgt:

Abbildung C unten zeigt ihre Eigenschaften.

Abbildung D unten zeigt die Eigenschaften einer praktischen Stromquelle.

Beispiele für Stromquellen sind Fotozellen und Kollektorströme von Transistoren.