2) Eine Taschenlampe mit einer alten Batterie erzeugt nur noch wenig Licht. Misst man die Spannung wenn die Lampe ausgeschaltet ist, so bemerkt man, dass die Spannung noch relativ hoch ist.. Schaltet man die Taschenlampe aber ein, sinkt die Spannung deutlich. Warum? Antwort: Länger benutzte Monozellen (oder auch schlecht geladene Akkus) haben höhere Innenwiderstände.
3) Bei einer Serienschaltung zweier gleicher Widerstände an einer realen Spannungsquelle. Welche der drei Aussagen ist richtig? a) liegt an jedem Einzelwiderstand der halbe Wert der Leerlaufspannung b) liegt an jedem Einzelwiderstand etwas mehr als der halbe Wert der Leerlaufspannung c) liegt an jedem Einzelwiderstand weniger als der halbe Wert der Leerlaufspannung
Antwort: c) ist richtig. Die Klemmenspannung ist immer kleiner als die Leerlaufspannung. Dieser kleinere Wert wird an den beiden gleichen Serienwiderständen halbiert. 4) Schaltet man zwei gleiche Batterien in Serie, so ? verdoppelt sich die Klemmenspannung. Was erreicht man durch Parallelschalten von Batterien? ? Die Klemmenspannung entspricht jener der einzelnen Batterie, aber der Innenwiderstand sinkt und die Stromstärke erhöht sich.
5) Schaltet man 3 Taschenlampenbatterien mit jeweils 4,5 V hintereinander, so erhält man eine Quellenspannung von 13,5 V. Warum kann man damit keinen 12V Startermotor betreiben (d.h. als Autobatterie verwenden)? ? Da der Innenwiderstand drei in Serie geschalteter Flachbatterien sehr groß ist, würde ein Großteil der Spannung an den Batterien abfallen. Autoakkus haben einen sehr kleinen Innenwiderstand, in der Größenordnung von einigen hundertstel Ohm. --------------------------- Bei einer "leeren" Autobatterie ist die Klemmenspannung " zusammengebrochen". Daher wird, wenn man Starthilfe gibt, die geladene Batterie parallel geschaltet.
Rechenbeispiele
1) Eine Monozelle hat eine Quellenspannung von 1,5V. Ihr Kurzschlussstrom beträgt 1A a) Wie groß ist ihr Innenwiderstand Antwort: Innenwiderstand = Quellenspannung / Kurzschlussstrom Innenwiderstand = 1,5V/1A = 1,5 Ohm
b) Welche Klemmenspannung steht zur Verfügung, wenn ein Verbraucher mit R= 1Ohm angeschlossen wird? Antwort: Die Stromstärke I = Quellenspannung/ (Lastwiderstand + Innenwiderstand) I= 1,5/(1+1,5)= 1,5/2,5 = 0,6Ampere -------------------- Klemmenspannung = Stromstärke . Lastwiderstand Klemmenspannung = 0,6 Ampere . 1 Ohm = 0,6 Volt
2) Die Leerlaufspannung (Quellenspannung) einer Batterie beträgt 5Volt. Schließt man einen Widerstand von 1,2 Ohm an, verringert sich die Klemmenspannung der Batterie auf 4,8 Volt. Berechne den Innenwiderstand der Batterie
Zuerst berechnet man die Stromstärke im belasteten Stromkreis (=Stromkreis mit äußerem Widerstand): ? Stromstärke = Klemmenspannung durch Lastwiderstand I = U/R = 4,8 Volt/ 1,2 Ohm = 4 Ampere ( Achtung, hier nicht die Leerlaufspannung einsetzen - beliebter Fehler!)
Innenwiderstand der Batterie: Antwort: Da im gesamten Stromkreis überall derselbe Strom fließt: Innenwiderstand=Spannungsabfall am Innenwiderstand/ Stromstärke Spannungsabfall am Innenwiderstand: 5-4,8= 0,2 V Ri = 0,2V/4 A = 0,05 Ohm Innenwiderstand= 0,05 Ohm
Leifiphysik :Innenwiderstand einer Stromquelle