Spannung messen: Belastete Spannungsquelle

Spannung messen: Belastete Spannungsquelle

Eine belastete Spannungsquelle ist mit einem geschlossenen Stromkreis beschaltet. Das heißt, da fließt ein Strom, der von der Spannungsquelle geliefert wird. Doch wie genau wirken sich unterschiedliche Belastungen bzw. Ströme auf eine Spannungsquelle aus? Im Optimalfall ändert sich die Spannung einer Spannungsquelle nicht. Aber ist das in der Realität wirklich so?

In der folgenden Messung wollen wir herauszufinden, wie sich die Klemmenspannung bei unterschiedlichen Belastungen verhält.
Die unterschiedlichen Belastungen realisieren wir mit unterschiedlichen Widerständen. Dabei verhalten sich die Widerstände umgekehrt wie die Ströme. Ein kleiner Widerstand führt zu einem großen Strom (große Belastung) und ein großer Widerstand führt zu einem kleinen Strom (kleine Belastung).

Bauteile

Liste

  • 3 x Taster
  • 1 x 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun)
  • 1 x 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
  • 1 x 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)

Messung

Messung M1 (S1) M2 (S2) M3 (S3)
Widerstand R1 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Spannung an R1      

Was messen wir? Wir messen die Klemmenspannung direkt an der Spannungsquelle (unter Belastung). Die Belastungen realisieren wir mit unterschiedlichen Widerständen.

Welches Messergebnis erwarten wir? Wir erwarten an jedem Messpunkt eine kleinere Spannung als die Leerlaufspannung. Vermutlich wird mit größerer Belastung (kleinerer Widerstand und damit größerer Strom) die Spannung kleiner sein.

Lösung zur Messung

Messung M1 (S1) M2 (S2) M3 (S3)
Widerstand R1 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Spannung an R1 8,84 V 8,87 V 8,88 V
  • Messung mit Mini-Voltmeter
  • Messung der Leerlaufspannung (9 Volt): 8,92 Volt

Beobachtungen, Erkenntnisse und Erklärungen

Tatsächlich lässt sich feststellen, dass je größer die Belastung, das bedeutet kleinerer Widerstand, desto kleiner wird die Klemmenspannung. Der Unterschied mag nur gering sein, aber er ist messbar.

Darf es etwas mehr sein?

Stichwort Leerlaufspannung. Worin unterscheidet sich die Klemmenspannung von der Leerlaufspannung?

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