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International graphic symbols of current source.pnge einer elektrischen Stromquelle]] Umgangssprachlich werden die Bezeichnungen elektrische Stromquelle und elektrische Spannungsquelle (oft synonym) als Bezeichnung für Lieferanten elektrischer Energie verwendet. Der Begriff wird vor allem dann gebraucht, wenn die spezifische Art des Energielieferanten (etwa eine Batterie oder ein Generator) von nachrangiger Bedeutung ist.
In der Elektrotechnik und Elektronik sind Stromquellen Lieferanten elektrischen Stroms. Reale Stromquellen haben einen endlichen Innenwiderstand, der berücksichtigt werden muss. Eine Konstantstromquelle liefert einen zeitlich konstanten elektrischen Strom. Andere Stromquellen liefern einen von der Funktion abhängigen elektrischen Strom. Spannungsquellen dagegen liefern eine elektrische Spannung.
Ideale Stromquelle
Der Ausgangsstrom einer idealen Stromquelle ist unabhängig von der Leistungsaufnahme des angeschlossenen Verbrauchers. In der Praxis erfüllt eine reale Stromquelle näherungsweise diese Bedingung, wenn der Widerstand des Verbrauchers klein gegen den Innenwiderstand der Stromquelle ist. Bei großem Anschlusswiderstand fällt der Ausgangsstrom, da eine reale Stromquelle nur endlich hohe Spannungen bereitstellen kann. Die ideale Stromquelle hat im Ersatzschaltbild einen unendlich hohen Innenwiderstand.
Reale Stromquelle
Real current source.png einer realen Stromquelle unter Last]] Das Schaltbild rechts zeigt das Ersatzschaltbild einer realen Stromquelle. Im Idealfall (ideale Stromquelle) entfällt der Innenwiderstand Ri. Bei maximal belastetem Ausgang (Kurzschluss!) liegt keine Spannung am Ausgang an, es fließt kein Strom durch den Innenwiderstand, der Ausgangsstrom Iout (Klemmstrom) entspricht dem Idealstrom I0 (Kurzschlussstrom).
Stromquelle unter Last
Wird ein Verbraucher angeschlossen, fällt an ihm die elektrische Spannung Uout ab. Der Ausgangsstrom Iout vermindert sich um den Strom Uout/Ri (siehe Ohmsches Gesetz):
- Iout= I0 - Uout/Ri
- Uout = (I0 - Iout) * Ri
Der Übergang zu einer Spannungsquelle ist fließend. In ihren Idealeigenschaften sind sie zueinander diametral. Hier wird ein Innenwiderstand gefordert, der gegen unendlich geht, bei einer Spannungsquelle soll er 0 sein. Eine Spannungsquelle sollte nicht kurzgeschlossen werden, während eine Stromquelle immer mit einem niederohmigen Verbraucher belastet werden sollte.
Wie auch bei einer Spannungsquelle ist die Ausgangsleistung maximal, wenn Innenwiderstand und Verbraucherwiderstand gleich groß sind.
Beispiel
Stromquellen werden elektronisch mit Verstärkerbausteinen realisiert. Eine einfache Schaltung aus passiven Bauteilen besteht aus einer Hochspannungsquelle U und einem in Reihe geschalteten hochohmigen Widerstand R. Kleine Widerstandsänderungen eines Verbrauchers bzw. einer Last haben nur kleine Stromänderungen zur Folge, wenn der Lastwiderstand RL klein ist zum Reihenwiderstand R.Einfache Stromquelle für 100 mA.
Wähle U= 100V, R= 1000Ω.
Die Stromänderungen bleiben unterhalb von 10%, wenn RL nicht größer wird als 100Ω.
Ist eine Genauigkeit von 1% gefordert, müssen U und R 10-fach so groß gewählt werden.
siehe auch
"Stromquelle"
