Spannungsquelle und Alter Ego: Unterschied zwischen den Seiten
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'''Alter Ego''' bezieht sich auf ein Zitat [[Cicero]]s. Dessen ursprüngliche Formulierung ''„alter idem“'', über das Verhältnis zu einem Freund, wurde in der von [[Seneca]] d. J. gewählten Form zu ''„alter ego“'' und einem geflügelten Wort in der Bedeutung ''das andere Ich''. |
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Als '''Spannungsquelle''' wird ein Gerät bezeichnet, das eine elektrische Spannung erzeugt oder eine Sekundärspannung aus einer Primärquelle ableitet. Eine Spannungsquelle ist eine Energiequellen, die abhängig vom angeschlossenen Verbraucher [[elektrischer Strom |elektrischen Strom]] liefert. Man spricht umgangssprachlich auch von ''Stromversorgung'', da die Quelle [[elektrische Energie]] zur Verfügung stellt. Eine Spannungsquelle kann auch ein Gegenstand sein, der lediglich ein elektrisches Feld erzeugen kann, dabei aber nur kurzzeitig oder in nicht verwertbarem Umfang zur Stromabgabe fähig ist. Zu den allgemein bekannten, technisch nicht verwertbaren Spannungsquellen zählen [[Gewitter]]wolken. |
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[[Kategorie:Geflügeltes Wort]] |
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== Spannungsquellen Typen == |
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=== Gleichspannungsquellen === |
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[[Bild:Quelle_U-Schaltzeichen.png|thumb|[[Schaltsymbol |Schaltzeichen]] gemäß DIN EN 60617-2 für eine ideale Gleichspannungsquelle mit der [[elektrische Spannung |elektrischen Spannung]] ''U'']] |
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[[Gleichspannung]]squellen sind Energiequellen, deren Spannungsbetrag zeitlich konstant sind. Bekannte Gleichspannungsquellen sind z. B. [[Batterie]]n, [[Akkumulator (Elektrotechnik)|Akkumulatoren]] und [[Netzteil|Netzgeräte]]. |
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=== Wechselspannungsquellen === |
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Im Gegensatz zu einer Gleichspannnugsquelle, besitzt eine [[Wechselspannung]]squelle eine zeitlich periodisch veränderlicher Spannung. Zu diesen Qiellen gehören z.B. [[Generator]]en, [[Transformator]]en, [[Signalgenerator]]en und ebenfalls [[Netzgerät]]e. Auch das elektrische Energieversorgungsnetz stellt eine Wechselspannungsquelle dar. |
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== Technische Spannungsquelle == |
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=== Grundlagen === |
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Es gilt das [[Ohmsches Gesetz|Ohmsche Gesetz]]: <math>U = R \cdot I</math>, |
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dabei ist U die [[Elektrische Spannung|Spannung]] in [[Volt]] (V), R der [[Elektrischer Widerstand|Widerstand]] in [[Ohm (elektrische Einheit)|Ohm]] (Ω) und I die [[Stromstärke]] in [[Ampere]] (A). Die [[Leistung (Physik)|Leistung]] wird in [[Watt (Einheit)|Watt]] (W) angegeben. |
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In diesem Artikel werden folgende Bezeichnungen verwendet: |
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* Ausgangs- oder [[Klemmenspannung]] <math>U_{kl}</math> |
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* [[Leerlaufspannung]] <math>U_0</math> |
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* [[Kurzschlussstrom]] <math>I_K</math> |
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* [[Ausgangswiderstand|Innenwiderstand]] <math>R_i</math>, auch als Quellwiderstand bezeichnet |
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* [[Eingangswiderstand|Lastwiderstand]] <math>R_L</math>, auch als Verbraucherwiderstand <math>R_V</math> bezeichnet |
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=== Verhalten === |
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[[Bild:Quelle_U(I)-Kennlinie.svg|thumb|Kennlinien idealer (schwarz), linearer (blau) und nichtlinearer (violet) Spannungsquellen]] |
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[[Bild:Quelle_U-Ersatz.png|thumb|[[Ersatzschaltbild]] einer realen Spannungsquelle (mit Verbraucher)]] |
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Die [[Klemmenspannung]] einer Spannungsquelle als Funktion des entnommenen Stroms I wird grafisch als [[Kennlinie]] dargestellt. |
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* Bei einer ''idealen'' Spannungsquelle ist diese eine waagerechte Gerade; man spricht von einer '''Konstantspannungsquelle'''. |
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* Bei einer ''realen'' Quelle erhält man in der Regel eine geneigte Gerade; die Quelle hat ein Verhalten, bei der die Spannung linear mit steigendem Strom abnimmt. |
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* Eine ''nichtlineare'' Quelle weist eine nichtlineare Kennlinie auf. Bei einer [[Solarzelle]] ist die Nichtlinearität infolge von Halbleitereffekten beträchtlich. Nur im flachen Bereich ihrer Kennlinie kann diese Quelle als Spannungsquelle angesehen werden, im steilen Bereich wird ihr Verhalten durch eine [[Stromquelle]] angemessener beschrieben. Für eine Gesamtbehandlung ist eine eigenständige Darstellung erforderlich, so dass nichtlineare Fälle nachfolgend nicht behandelt werden. |
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Mehr Spannung als die [[Leerlaufspannung]] <math>U_0</math> kann die lineare Quelle nicht aufbauen; diese tritt auf bei <math>I = 0</math>. <br> |
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Mehr Strom als den Kurzschlussstrom <math>I_K</math> kann der Quelle nicht entnommen werden; dieser tritt auf bei <math>U_{kl} = 0</math>. |
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: ''Achtung: Eine Messung des Kurzschlussstromes darf bei Spannungsquellen nicht durchgeführt werden, da sie die Quelle in der Regel sehr stark belastet'' (<math>I_K \to \infty</math> ; ''z. B. Explosionsgefahr bei [[Akkumulator]]en)'', siehe auch [[Elektrischer Kurzschluss]]. Damit aus Sicherheitsgründen ein Strom <math>I_{max}</math> nicht überschritten wird, wird häufig eine Stromunterbrechung ([[Elektrische Sicherung|Sicherung]]) oder elektronische Strombegrenzung eingebaut. |
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Das lineare Verhalten beschreibt man durch ein Ersatzschaltbild, bestehend aus einer idealen Spannungsquelle <math>U_0</math> und einem Innenwiderstand <math>R_i</math> in [[Reihenschaltung]]. Die Ausgangsspannung ergibt sich zu |
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: <math>U_{kl} = U_0 - I \cdot R_i </math> |
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Die Ausgangsspannung einer realen Spannungsquelle ist also umso weniger vom fließenden Strom abhängig, je geringer ihr Innenwiderstand ist. Die ideale Spannungsquelle enthält keinen Innenwiderstand; <math>R_i= 0</math>. |
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Der maximale elektrische Strom, den eine reale Spannungsquelle abgeben kann, ist umso höher, je kleiner ihr Innenwiderstand ist. Der Kurzschlussstrom beträgt |
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:<math>I_K= \frac{U_0}{R_i}</math> |
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Ein möglichst geringer Innenwiderstand für technische Spannungsquellen ist aus drei Gründen vorteilhaft: |
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*geringe Änderung der Klemmenspannung bei wechselndem Verbraucherstrom, |
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*hoher maximal lieferbarer Strom, |
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*hoher Wirkungsgrad (geringe Verlustleistung) |
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Beispiel: Während die Leerlaufspannung vieler [[Batterie]]n weitgehend unabhängig vom Ladezustand ist, steigt der Innenwiderstand bei abnehmendem Ladezustand stark an. |
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*Misst man die Spannung an einer fast entladenen Batterie, findet man unbelastet unverändert <math>U_0</math> . Legt man einen Verbraucher <math>R_V</math>=<math>R_L</math> an, sinkt die Klemmenspannung ab. Entsprechend dem Ersatzschaltbild fällt von der Spannung <math>U_0</math> ein immer größerer Anteil an <math>R_i</math> ab, umso mehr je größer <math>R_i</math> im Verhältnis zu <math>R_V</math> wird. Nur der Rest steht am Verbraucher zur Verfügung. |
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*Eine geladene Batterie ist durch einen kleinen Innenwiderstand charakterisiert. Die Klemmenspannung sinkt bei Anschluss eines Verbrauchers nur wenig ab. |
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Von den zwei Grenzfällen im Betrieb der Spannungsquelle, Leerlauf und Kurzschluss, ist der Leerlauf unkritisch; <math>U_{kl}</math> wird nicht größer als <math>U_0</math> . Anders ist das bei Kurzschluss, bei dem lebensgefährliche Unfälle passieren können. |
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''Reale'' Spannungsquellen können zugleich als reale [[Stromquelle]]n angesehen werden. In ihren ''Ideal''-Formen sind die Eigenschaften dagegen zueinander [[diametral]]. Für die Spannungsquelle wird ein Innenwiderstand gefordert, der gegen null geht; bei einer Stromquelle soll er gegen unendlich gehen. Eine ideale Spannungsquelle hält die Ausgangsspannung unabhängig vom Strom konstant, während eine ideale Stromquelle den Ausgangsstrom unabhängig von der Spannung konstant hält. |
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=== Zählrichtung === |
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Bei einem passiven Bauteil bzw. Verbraucher soll sich gemäß DIN EN 60375 die Bezugsrichtung des Stromes auf die Polarität der Spannung beziehen. Durch diese „Verbraucher-Bepfeilung“ wie im Bild oben erreicht man, dass Spannung und Strom dasselbe Vorzeichen haben. Eine positive Spannung <math>U_{kl}</math> von a nach b erzeugt im Verbraucher einen positiven Strom <math>I</math> von a nach b. <br> |
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<small> Bei Umkehr ''eines'' der beiden Pfeile müsste in das ohmsche Gesetz ein Minuszeichen eingefügt werden. </small> |
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Die konsequente Verwendung der Vorzeichen in der gesamten Schaltung erreicht man gemäß DIN 40110-1 durch eine „Erzeuger-Bepfeilung“ wie im Bild. Denn bei geschlossenem Stromkreis fließt ''im Inneren'' der Spannungsquelle der Strom der Spannung entgegen. Bei angeschlossenem Verbraucher liefert eine positive Spannung <math>U_0</math> diesem einen positiven Strom <math>I</math>. |
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=== Parallel- und Reihenschaltung von Spannungsquellen === |
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==== Reihenschaltung ==== |
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Soll dem Verbraucher mehr Spannung zugeführt werden, als eine Quelle allein liefern kann, so dürfen mehrere Spannungsquellen, unter der Voraussetzung, dass es sich um zwei galvanisch getrennte Quellen handelt, in [[Reihenschaltung|Reihe]] geschaltet werden . |
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===== Gesamtspannung ===== |
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Die Summe der Teilspannungen ist gleich der Leerlaufspannung U<sub>0</sub>, manchmal auch als U<sub>ges</sub> bezeichnet. |
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:<math> |
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U_{0_{ges}} = \sum\limits_{n=1}^N U_{0_n} = U_{0_1} + U_{0_2} + ... + U_{0_N} |
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</math> |
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:''Beispiel'': In einer Taschenlampe werden gerne zwei oder drei Batterien zu 1,2 V in Reihe geschaltet, um 2,4 oder 3,6 V zu erzeugen. Alle Batterien werden gleichmäßig entladen. |
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===== Gesamtstrom ===== |
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Der Strom I, manchmal auch als I<sub>0</sub> bezeichnet, ist für alle Quellen in der [[Frequenz]], [[Phase]] und [[Amplitude]] identisch. |
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:<math>I=\frac{U_{0_{ges}}}{R_{ges}}=\frac{U_{0_{ges}}}{R_{i_{ges}}+R_V}=\frac{U_{0_{ges}}}{{\sum\limits_{n=1}^N R_{i_n}}+R_V}</math> |
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===== Gesamtquellwiderstand ===== |
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Der Gesamtwiderstand der neuen Spannungsquelle ist so groß, wie die Summe aller Innenwiderstände einer jeden Quelle. |
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:<math> |
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R_{i_{ges}} = {\sum\limits_{n=1}^N R_{i_n}}=R_{i_1} + R_{i_2} + ... + R_{i_N} |
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</math> |
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==== Parallelschaltung ==== |
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Wird mehr Strom vom Verbraucher benötigt, als eine einzelne Quelle liefern kann, so dass unbedingt Spannungsquellen [[Parallelschaltung|parallelgeschaltet]] werden müssen, so ist das nur bedingt mit realen Quellen möglich. Dazu müssen bei Bedarf Quellenwiderstände durch externe in die Leitungen geschaltete Widerstände nachgebildet werden. Diese müssen so groß sein, dass durch ihre Spannungsverluste die Spannung am Verbraucher kleiner wird als die kleinste der Leerlaufspannungen. |
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Zusätzlich ist darauf zu achten, dass alle parallelgeschalteten Spannungsquellen bezüglich der Spannung: |
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* Den gleichen Betrag haben |
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* Das gleiche Vorzeichen ([[Polung]]) aufweisen |
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* Erdfrei sind oder am gleichen Pol geerdet sind. Bei mehr als einem Erdpunkt können geringe Differenzströme fließen (siehe [[Brummschleife]]) |
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* Wechselspannungsquellen die gleiche Phase haben |
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Werden diese Punkte nicht beachtet führt dies zu einem meist unerwünschten Stromfluss zwischen den Quellen. Je nach Stromhöhe und/oder Ausführung der Spannungsquelle kann dies zur Zerstörung einzelner Teilquellen führen. |
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Diese Kriterien können auch mit entsprechenden elektronischen Schutzschaltungen, die die Spannungen der einzelnen Spannungsquellen überwachen und regeln, erfüllt werden. |
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===== Gesamtspannung ===== |
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Die Gesamtspannung von mehreren parallel geschalteten Spannungsquellen ist, sofern man den Verlust über den Innenwiderstand außer Acht lässt und von einer ausreichend großen verfügbaren Leistung ausgeht, so groß wie die Spannung der größten Spannungsquelle. |
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Können die Innenwiderstände der Spannungsquelle nicht außer Acht gelassen werden, so muss auf die Schaltung das [[Superpositionsprinzip#Elektrotechnik|Superpositionsprinzip]] (Überlagerungsprinzip) angewendet werden. |
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===== Gesamtstrom ===== |
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Haben alle Quellen die gleiche Amplitude ist der gesamte Maximalstrom gleich der Summe der Maximalströme der einzelnen Spannungsquellen. Zur genauen Bestimmtung des Gesamtstromes gilt auch hier die [[Knotenregel]]. |
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===== Gesamtquellwiderstand ===== |
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Der Gesamtwiderstand der neuen Spannungsquelle lässt sich durch eine [[Spannungsquelle#Transformation Spannungs- <=> Stromquelle|Transformation zu Stromquellen]] (siehe weiter unten) bestimmen. Alle Innenwiderstände liegen dann Parallel, so dass die Formel von [[Parallelschaltung#Widerst.C3.A4nden|parallelgeschalteten Widerständen]] gilt: |
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:<math> |
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{1 \over R_{i_{ges}}} = \sum\limits_{n=1}^N {1 \over R_{i_n}} |
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</math> |
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:<math> |
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R_{i_{ges}} = {1 \over {\sum\limits_{n=1}^N {1 \over R_{i_n}}}} = \frac {1} {{1 \over R_{i_1}} + {1 \over R_{i_2}} + ... + {1 \over R_{i_N}}} |
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</math> |
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=== Leistung === |
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[[Bild:Leistungsanpassung2.png|thumb|Ausgangsleistung einer Spannungsquelle in Abhängigkeit des Widerstandsverhältnisses Lastwiderstand R<sub>L</sub> zu Innenwiderstand R<sub>i</sub>: <math>\left(\frac{R_L}{R_i}\right)</math>]] |
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Die von einem Verbraucher bezogene Leistung ist |
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: <math>P_V=U_{kl} \cdot I</math> |
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bzw. durch einsetzen des ohmschen Gesetzes |
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:<math>P_V=I^2\cdot R_V</math> |
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:<math>P_V=\frac{{U_{kl}}^2}{R_V}</math> |
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==== Leerlauf ==== |
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Im Leerlauf (<math>R_V= \infty \Omega</math>) beträgt die an einen Verbraucher abgegebene [[Leistung (Physik)|Leistung]] Null, da kein Strom durch den Verbraucher fließt. |
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:<math>I=\frac{U_{kl}}{R_V}=\frac{U_{kl}}{\infty \Omega}=0A</math> |
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:<math>P_V=I^2\cdot R_V=\left( 0A \right)^2 \cdot \infty \Omega=0W</math> |
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:<math>P_V=\frac{{U_{kl}}^2}{R_V}=\frac{{U_{kl}}^2}{\infty \Omega}=0W</math> |
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==== Kurzschluss ==== |
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Bei einem idealen [[Elektrischer Kurzschluss|Kurzschluss]] (R<sub>L</sub>=0 Ω) fließt zwar der maximale Strom, jedoch ist hier die Klemmenspannung 0 V; daher ist auch hier die abgegebene Leistung 0 [[Watt (Einheit)|W]]. |
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:<math>U_V=I_K \cdot R_V=I_K \cdot 0\Omega=0V</math> |
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:<math>P_V=U_V\cdot I=0V \cdot I=0W</math> |
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'''Achtung''':<br> |
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Im Kurzschlussfall fließt der maximale Strom, der nur durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle begrenzt wird. |
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Da der Innenwiderstand in der Praxis im [[Vorsätze für Maßeinheiten|m]][[Ohm (elektrische Einheit)|Ω]]-Bereich liegt, treten schnell Ströme von mehreren hundert [[Ampere]] auf. Diese können nicht nur die Quelle zerstören, sondern auch den Verbraucher, der den Kurzschluss verursacht hat, und/oder die Zuleitungen so extrem erhitzen, dass dies zu einem [[Brand]] führt. |
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Um diesem entgegenzuwirken ist der Einsatz von Schutzeinrichtungen ([[Elektrische Sicherung|Sicherungen]]) erforderlich, die im [[Technischer Defekt|Fehlerfall]] den Stromkreis unterbrechen. |
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==== Maximale Leistungsabgabe ==== |
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Zwischen diesen beiden Extremen (Leerlauf und Kurzschluss) des Verbraucherwiderstandes gibt die Quelle eine Leistung ab, die größer als Null ist. Diese Leistung ist jedoch nicht Konstant, sondern von Lastwiderstand abhängig. Somit gibt die Quelle für einen bestimmten Wert des Verbraucherwiderstands ein Maximum an Leistung ab. In diesem Fall spricht man von [[Leistungsanpassung]]. Dieser Fall tritt auf, wenn der Verbraucherwiderstand R<sub>V</sub> gleich dem Innenwiderstand R<sub>i</sub> der Spannungsquelle ist: <math>R_V =R_i </math>. Die maximale Leistung berechnet sich dann zu |
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:<math>P_{max}=\frac{{U_0}^2}{4\cdot R_i} </math> |
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==== Allgemein ==== |
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===== ohne Innenwiderstand R<sub>i</sub> ===== |
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Die Klemmenspannung entspricht der Urspannung U<sub>0</sub>, da der Spannungsabfall über den Innenwiderstand R<sub>i</sub> entfällt. |
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Die Leistung am Lastwiderstand entspricht dann: |
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:<math>P_V=\frac{{U_{kl}}^2}{R_V}=\frac{{U_{0}}^2}{R_V}</math> |
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===== mit Innenwiderstand R<sub>i</sub> ===== |
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Der Innenwiderstand R<sub>i</sub> liegt [[Reihenschaltung|in Reihe]] mit dem Lastwiderstand R<sub>V</sub>. |
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Der Gesamtwiderstand beträgt dann |
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:<math>R_{ges}=R_i+R_V</math> |
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Der Strom der dann fließt berechnet sich zu |
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:<math>I=\frac{U_0}{R_{ges}}=\frac{U_0}{R_i+R_V}</math> |
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Die Leistung am Widerstand R<sub>V</sub> beträgt |
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:<math>P_V=I^2\cdot R_V=\left( \frac{U_0}{R_i+R_V} \right)^2 \cdot R_V</math> |
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:<math>P_V=\frac{{U_0}^2}{\left(R_i+R_V \right)^2} \cdot R_V=\frac{{U_0}^2 \cdot R_V}{{R_i}^2+2\cdot R_i \cdot R_V+{R_V}^2}</math> |
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Die Gesamtleistung beträgt |
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:<math>P_{ges}=\frac{{U_{0}}^2}{R_{ges}}=\frac{{U_{0}}^2}{R_i+R_V}</math> |
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== Transformation Spannungs- <=> Stromquelle == |
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[[Bild:Äquivalte quellen.png|thumb|270px|Äquivalenz der Spannungs- und Stromquelle]] |
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Die reale Spannungsquelle lässt sich genauso gut als reale Stromquelle ansehen. Welchen Begriff man verwendet, hängt davon ab, zu welcher Idealform das Verhalten der Quelle näher gesehen wird. Die nachfolgenden Gleichungen lassen sich ineinander umrechnen; die linke beschreibt die Stromquelle, die rechte die Spannungsquelle. |
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:<math>I = I_K -U_{kl}\;\frac{I_K}{U_0} \quad \Leftrightarrow \quad U_{kl} = U_0 -I\;\frac{U_0}{I_K} </math> |
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:<math>I = I_K - U_{kl} \cdot \frac{1}{R_i} \quad \Leftrightarrow \quad U_{kl} = U_0 -I \cdot R_i </math> |
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== Ausführungsarten == |
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=== Asymmetrische Spannungsversorgung === |
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Eine Gleichspannungsquelle hat zwei Anschlüsse: + (Plus) und - (Minus). Dabei wird häufig einer der Anschlüsse zum allgemeinen Bezugspotential erklärt bzw. als Massepotential bezeichnet. Dieses kann zusätzlich geerdet sein. In einem Netzgerät, das positive Spannung gegenüber Masse liefert, dient der Minusanschluss als Bezugspotential. Entsprechend kann auch der Plusanschluss zum Bezugspotential erklärt werden; dann entsteht negative Spannung. Bei Verwendung mehrerer Netzgeräte in einer Schaltung ist auf durchgängiges Massepotential zu achten. |
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==== Anwendungsbeispiele ==== |
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===== Audiotechnik ===== |
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[[Lautsprecher]] werden mit Wechselspannung betrieben. Bei asymmetrisch gespeistem Verstärker ist die [[Wechselspannung]] eine Überlagerung auf einer [[Gleichspannung]], die mittels Kondensator abgetrennt werden kann und muss. In höherwertigen Endverstärkern vermeidet man den Kondensator durch symmetrische Versorgung. |
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===== Versorgungsnetz ===== |
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Das Niederspannungs-Energieversorgungsnetz mit 230 V ist unsymmetrisch, da eine Leitung geerdet ist. Je nach Leitungswiderstand bis zum Erdungspunkt und je nach Netzbelastung können jedoch beim Verbraucher Spannungen von mehreren Volt gegenüber Erdpotential entstehen. <br> |
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Spannungen aus Transformatoren sind potentialfrei. Je nach Sicherheitsanforderung ist ein Leiter zu erden. |
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=== Bipolare und symmetrische Spannungsversorgung === |
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Bei einer bipolaren Spannungsversorgung werden gleichzeitig eine positive und negative Spannung, bezogen auf ein gemeinsames Massepotential, z. B. + 15 V und - 10 V, bereitgestellt. Sind die positive und negative Spannung gleich groß, so handelt es sich um eine symmetrische Spannungsversorgung. <br> |
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Wenn die Störunempfindlichkeit der Signalübertragung im Vordergrund steht, wird die symmetrische Spannungsversorgung bevorzugt. |
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Eine elektromagnetische Störeinkopplung wirkt sich auf alle parallelen Leitungen gleichtaktig aus und hebt sich aus der Potentialdifferenz zwischen den Leitungen heraus. |
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Aus einer Potentialdifferenz von 20 V können sich die Spannungen + 10 V und - 10 V ergeben, falls ein Anschluss, der potentialmäßig in der Mitte liegt, mit Masse verbunden ist. |
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Ein einfaches Beispiel für eine symmetrische Spannungsquelle ist ein [[Transformator]] mit [[Mittenanzapfung]]. |
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==== Anwendungsbeispiele ==== |
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===== Audiotechnik ===== |
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In der [[Audiotechnik]] wird unter anderem die symmetrische Signalübertragung verwendet. |
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Wird eine zur Masse symmetrische Signalübertragung ohne Umsetzer als asymmetrische weiterverwendet (eine Potentialleitung wird nicht mehr weitergeführt, also nur noch eine Potentialleitung und Masse), so liegt an der nächsten Stufe nur die halbe Spannung, also die halbe Signalamplitude an. |
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Dadurch reduziert sich die maximal verfügbare Leistung von |
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:<math>P_{max}=\frac{{U_0}^2}{4\cdot R_i}</math> |
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zu |
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:<math>P_0= \frac{ \left(\frac{U_0} {2}\right)^2 }{4\cdot R_i}=\frac{{U_0}^2}{16\cdot R_i}=\frac{{P_{max}}}{4}</math> , |
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also auf ein Viertel der symmetrisch verfügbaren Leistung.<br> |
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Dieses entspricht einem Verlust von |
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:<math>A_{Verlust}=\log \left( \frac{P_0}{P_{max}} \right) \mathrm B = 10 \cdot \log \left( \frac{{1}}{4} \right) \mathrm {dB}= -6\, \mathrm {dB}</math> |
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dabei ist B das Einheitenzeichen für die Übertragungsmaßeinheit [[Bel (Einheit)|Bel]] und dB für Dezibel. |
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===== Netzgeräte für Elektronik ===== |
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In elektronischen Schaltungen versucht man, mit unipolaren Netzgeräten auszukommen; z. B. in Digitalschaltungen ist dieses weitgehend möglich. Aber in Analogschaltungen ist häufig die bipolare Versorgung erforderlich, um sowohl positive, als auch negative Spannung (Wechselspannung) erzeugen zu können. Die üblichen [[Operationsverstärker]] haben als Mindestausstattung fünf Anschlüsse: zwei Eingänge, einen Ausgang sowie je einen für positive und negative Versorgung. Je nach Erfordernis kommen symmetrische oder asymmetrische Versorgungen vor. <br> |
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Auch [[Analog-Digital-Umsetzer]] und [[Digital-Analog-Umsetzer]] werden häufig bipolar betrieben. |
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===== Signalübertragung ===== |
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Die symmetrische Spannungsversorgung wird insbesondere bei der Signal- und Audioübertragung genutzt, da die symmetrische Spannungs- bzw. Signalübertragung störunempfindlicher als die asymmetrische ist. |
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Da die (Signal-)Leitungen nahe aneinander liegen, wirken auf diese die identischen Störsignale. |
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Bewirkt eine elektromagnetische Störung einen Potentialanstieg um +1 V, so wirkt sich diese auf alle Leitungen aus, so dass die Potentialdifferenz gleich bleibt. |
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;Beispiel |
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Spannungspegel von 20 V:<br> |
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Asymmetrisch: +20 V -> 0 V |
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Symmetrisch: +10 V -> 0 V -> -10 V |
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-mit Störung- |
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Asymmetrisch: 20 V + 1 V = +21 V (gesamt)<br> |
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Symmetrisch: +10 V + 1 V = +11 V<br> |
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-10 V + 1 V = -9 V<br> |
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=> +20 V (gesamt) |
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==Siehe auch== |
|||
*[[Stromquelle]] |
|||
*[[Thévenin-Theorem]] |
|||
*[[Norton-Theorem]] |
|||
[[Kategorie:Elektrische Spannung]] |
|||
[[en:Voltage source]] |
|||
[[fr:Source de tension]] |
|||
[[he:מקור מתח]] |
|||
[[it:Generatore di tensione]] |
|||
[[nl:Spanningsbron]] |
|||
[[pt:Gerador de tensão]] |
|||
[[ru:Генератор напряжения]] |
|||
[[zh:电压源]] |
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Version vom 13. Januar 2008, 16:58 Uhr
Alter Ego bezieht sich auf ein Zitat Ciceros. Dessen ursprüngliche Formulierung „alter idem“, über das Verhältnis zu einem Freund, wurde in der von Seneca d. J. gewählten Form zu „alter ego“ und einem geflügelten Wort in der Bedeutung das andere Ich.