Innenwiderstand und nutzbare Leistung

Warum eine Batterie Spannung verliert

Der Innenwiderstand behindert Strom innerhalb der Quelle: Unter Last sinkt die Klemmenspannung. Die Last ist die Schaltung, die Energie nutzt; ein Milliampere (mA) ist ein Tausendstel Ampere, ein Watt (W) misst Leistung.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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Warum es funktioniert

Ideale Spannungsquelle mit festem Innenwiderstand. Chemie, Ladezustand, Erwärmung und Laufzeit werden nicht simuliert.

Vs ist Quellenspannung, Ri Innenwiderstand, RL Lastwiderstand und I Strom. I = Vs/(Ri + RL); Lastspannung = I × RL. Lastleistung = I² × RL; innerer Verlust = I² × Ri.

Schwierigkeit

Aufbauen · Aufbauen
Einschalten mit 9 V, Innenwiderstand 2 Ω und Last 100 Ω. Lies etwa 8.824 V ab.
Brauchst du einen Tipp?
Vs = 9 V; Ri = 2 Ω; RL = 100 Ω → 8.824 V
Erforschen · Eine Größe ändern
Halte bei 9 V und Innenwiderstand 5 Ω die Lastspannung mindestens bei 8.5 V und den Strom mindestens bei 50 mA.
Brauchst du einen Tipp?
Vs = 9 V; Ri = 5 Ω; RL = 100 Ω → 8.571 V; 85.714 mA
Selbst lösen · Aufgabe lösen
Liefere bei 9 V und Innenwiderstand 10 Ω eine Lastleistung von 1.2–1.4 W mit innerem Verlust höchstens 0.35 W.
Brauchst du einen Tipp?
Vs = 9 V; Ri = 10 Ω; RL = 40 Ω → 1.296 W; 0.324 W

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte