Ersatzquellen

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Aufgaben:

Aufgabe 1

Geben Sie eine möglichst einfache Ersatzschaltung für die Zweipole ZP an, die das in Abbildung a) bzw. b) dargestellte Verhalten zeigen.

Abbildung

Aufgabe 2

Welche der angegebenen Zusammenschaltungen aktiver Zweipole sind zulässig?

  • Geben Sie für die zulässigen Zusammenschaltungen die Spannung zwischen den Klemmen an.

Abbildung

Aufgabe 3

Geben Sie für die dargestellten Schaltungen die Ersatzquellen bezüglich den Klemmen (A) (B) in allgemeiner Form und in Zahlenwerten an.

Die Ersatzspannungsquelle wird durch die Größen und beschrieben, die Ersatzstromquelle durch die Größen und

Abbildung

Aufgabe 4

An den Klemmen (A) - (B) wirkt die angegebene Schaltung wie ein aktiver Zweipol.

  1. Berechnen Sie die Ersatzgrößen und Stellen Sie den Zweipol als Ersatzstromquelle und als Ersatzspannungsquelle dar.
  2. Bei welchem Wert der Spannungsquelle wäre die Ersatzgröße

Abbildung

Aufgabe 5

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung und eine Stromquelle, die den Strom liefert.
Die vorhandenen Widerstände haben die Werte , und .

Wie groß ist der von der Spannungsquelle gelieferte Strom ?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. elektrisch gleichwertige Ersatzschaltung
Aufgabe 6

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung sowie die Widerstände , und . Die Schaltung soll bezüglich der Punkte und durch eine elektrisch gleichwertige Ersatzspannungsquelle nach Bild d ersetzt werden.

Welche Werte sind für die Quellenspannung und den Innenwiderstand erforderlich?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung zur Bestimmung der Quellenspannung
  3. Schaltung zur Bestimmung des Innenwiderstandes
  4. Ersatzspannungsquelle
Aufgabe 7

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung sowie die Widerstände und . Die Schaltung soll bezüglich der Punkte und durch eine elektrisch gleichwertige Ersatzspannungsquelle nach Bild c ersetzt werden.

Welche Werte sind für die Quellenspannung und den Innenwiderstand erforderlich?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung zur Bestimmung des Innenwiderstandes
  3. Ersatzspannungsquelle
Aufgabe 8

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung und eine Stromquelle, die den Strom liefert. Die vorhandenen Widerstände haben die Werte und .

Wie groß ist der Strom ?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung mit abgetrenntem Widerstand
  3. Ersatzspannungsquelle der letztgenannten Schaltung
Aufgabe 9

In der in Bild (a) dargestellten Schaltung liefern die beiden äußeren Spannungsquellen die Spannungen und Die vorhandenen Widerstände haben die Werte und . In der mittleren Spannungsquelle fließt der Strom .

Wie groß ist die Quellenspannung der mittleren Spannungsquelle?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. elektrisch gleichwertige Ersatzschaltung
Aufgabe 10

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung . Die vorhandenen Widerstände haben die Werte und Die Schaltung soll bezüglich der Punkte und durch eine Ersatzstromquelle nach Bild c ersetzt werden.

Welcher Quellenstrom und welcher Innenleitwert sind erforderlich?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung zur Bestimmung des Quellenstromes
  3. Ersatzstromquelle
Aufgabe 11

Die in Bild a dargestellte Schaltung enthält eine Spannungsquelle mit der Quellenspannung . Die vorhandenen Widerstände haben die Werte und . Die Schaltung soll bezüglich der Punkte und durch eine Ersatzstromquelle nach Bild c ersetzt werden.

Welcher Quellenstrom und welcher Innenleitwert sind erforderlich?

Abbildung

  1. Gegebene Schaltung
  2. Schaltung zur Bestimmung des Quellenstromes
  3. Ersatzstromquelle
Aufgabe 12

Gegeben sind eine Strom- und eine Spannungsquelle.

Abbildung

  1. Skizzieren Sie die - -Kennlinien der Quellen maßstäblich.
  2. Wie groß ist jeweils die Spannung für den Fall
Aufgabe 13

Berechnen Sie für den angegebenen Grundstromkreis die normierten Größen und und stellen Sie sie in Abhängigkeit von in doppelt logarithmischem Maßstab grafisch dar

Leerlaufspannung

Kurzschlussstrom

an umgesetzte Leistung

an umgesetzte Leistung

Normierungsgröße

Abbildung

Diskutieren Sie die Fälle und und kennzeichnen Sie sie im U-IDiagramm.

Aufgabe 14

Geben Sie möglichst einfache Ersatzschaltungen für die Zweipole an, die die angegebenen Strom-Spannungsbeziehungen realisieren.

Es gilt .

Abbildung

 

Aufgabe 15

Aktive Zweipole können bezüglich ihres Klemmenverhaltens für durch eine Spannungsquellen- oder eine Stromquellenersatzschaltung beschrieben werden.

  1. Geben Sie für den aktiven Zweipol mit der nebenstehenden Spannungsquellenersatzschaltung die Parameter der äquivalenten Stromquellenersatzschaltung und an.
  2. Zeigen Sie, dass das Klemmenverhalten beider Ersatzschaltungen übereinstimmt.
  3. In welchen Fällen erscheint Ihnen, bezogen auf einen Lastwiderstand eine der beiden Darstellungen zweckmäßiger?

Abbildung

 

Aufgabe 16

Abbildung

  1. Fassen Sie die drei in Reihe geschalteten Akku-Zellen zu einer Spannungsquellen-Ersatzschaltung zusammen.
  2. Geben Sie die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom an.
  3. Welcher Strom fließt durch einen Widerstand der an die Klemmen A und angeschlossen wird?

 

 

Aufgabe 17

An einem Zweipol wird die angegebene I-U-Kennlinie gemessen.

  1. Zeichnen Sie die Punkte .
    d.h. (Leerlauf) und h. (Kurzschluss) in das I-U-Diagramm ein.
  2. Wie lauten die Beziehungen und formelmäßig?
  3. Geben Sie die beiden Ersatzschaltungen des Zweipols an.

Abbildung

Aufgabe 18

 

Gegeben sind folgende Schaltungen mit einem Regelwiderstand der bei der rechten Schaltung einen mit Masse verbundenen Mittelabgriff besitzt.

Abbildung

  1. Lösen Sie die nachfolgenden Aufgaben für beide Schaltungen:
    Berechnen Sie die Elemente der Zweipolersatzschaltung für die Klemmen A B als Funktion des Abgriffes .
  2. Stellen Sie die Elemente der Zweipolersatzschaltung in einer geeigneten Normierung für grafisch dar.

 

 

 

 

 

Aufgabe 19

Der Strom in der nebenstehenden Schaltung soll mit einem relativen Fehler gemessen werden.

Wie groß darf der Innenwiderstand des dazu verwendeten Strommessers höchstens sein? Lösen Sie die Aufgabe, indem Sie eine Zweipolersatzschaltung ermitteln.

Abbildung

Aufgabe 20

Zweipolersatzschaltung, Wheatstonesche Brucke

  1. Berechnen Sie für die gegebene Wheatstonesche Brücke die Leerlaufspannung, den Kurzschlussstrom und den Innenwiderstand für das Klemmenpaar AB in Abhängigkeit von der Schleiferstellung a.
  2. Berechnen Sie den Strom durch das Anzeigeinstrument mit dem Widerstand und stellen Sie ihn für normiert als Funktion von grafisch dar.

Abbildung

Aufgabe 21

Berechnen Sie den Strom durch den Widerstand , indem Sie die Schaltung in einzelne Zweipole zerlegen, deren Ersatzschaltungsparameter sich berechnen lassen, so dass nur eine einzige Masche übrig bleibt, in der der gesuchte Strom fließt.

Abbildung

Aufgabe 22

Gegeben sind die beiden Netzwerke 1 und 2 mit den Daten:

Berechnen Sie jeweils:

  1. den Strom und die Spannung
  2. den Eingangswiderstand an den Klemmen und
  3. die von der unabhängigen Spannungsquelle gelieferte Leistung
  4. die in den Widerständen und umgesetzten Leistungen und
  5. Stellen Sie die Bilanzgleichung aller Leistungen in den Netzwerken auf.

Abbildung

Abbildung

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