Ich habe jetzt versucht das Thema Spannungseinbruch in mein Kopf zu
hämmern, aber ich verstehe nicht warum das passiert oder in welchem
Zeitintervall.
Wenn ich ganz normal mein phone an 5V USB zum Laden anschließe, bricht
die Spannung von 5,1V auf 4,9V ein , bei 0,8A Ladestrom.
Welches Gesetz oder welche Formel kommt hier zur Anwendung?
In welchem Moment bricht die Spannung ein?
Wo entsteht der Spannungsabfall und wovon hängt es ab,
wieviel er einbricht / abfällt?
Vielleicht hat hier jemand eine Analogie, die es besser erklärt als der
wikipedia Artikel.
Danke!
Ohmsches Gesetz. Das Kabel hat einen Widerstand. Deine Quelle hat einen
Innenwiderstand. Wenn also mehr Strom fließt, dann fällt auch mehr
Spannung an den Widerständen ab.
Jede (reale) Spannungsquelle hat einen Innenwiederstand, und an dem
sinkt entsteht natürlich ein um so grösserer Spannungsabfall, um so mehr
Strom aus der Spannungsquelle gezogen wird. Also 5.1V - Strom x
Innenwiderstand = gelieferte Restspannung.
Ein USB Handyladenetzteil ist (besserenfalls) eine geregeltes
Schaltnetzteil mit geringem Ausgangswiderstand, da ist das dünne USB
Kabel mit seinem Drahtwiderstand wohl der Hauptgrund für
Spannungsverlust.
Es ist irgendwie extrem schwierig zu verstehen, wo die Leerlaufspannung
aufhört und die Spannung exklusive Stromabfall anfängt.
Bevor Strom fließen kann, muss eine Spannung anliegen.
Wenn Strom durch den Verbraucher fließt, wirkt sich das also
"rückwirkend" auf die Spannung aus?
Kann es sein, dass es eine Art milli mikro oder sogar Nanosekunden
Bereich gibt, in dem der Stromkreis geschlossen ist, also Strom fließt
gemäß Widerstand des Verbrauchers, aber noch kein Spannungsabfall an der
Quelle auftritt?
Oder würde man in einem Oszilloskop sehen, dass sich das im Moment des
Anschließens langsam im Nanosekunden Bereich gegenseitig einpendelt?
Oder liegt es außerhalb der technischen Möglichkeiten, dass wir das
derzeit visualisieren können?
Markus schrieb:> Es ist irgendwie extrem schwierig zu verstehen, wo die Leerlaufspannung> aufhört und die Spannung exklusive Stromabfall anfängt.> Bevor Strom fließen kann, muss eine Spannung anliegen.> Wenn Strom durch den Verbraucher fließt, wirkt sich das also> "rückwirkend" auf die Spannung aus?> Kann es sein, dass es eine Art milli mikro oder sogar Nanosekunden> Bereich gibt, in dem der Stromkreis geschlossen ist, also Strom fließt> gemäß Widerstand des Verbrauchers, aber noch kein Spannungsabfall an der> Quelle auftritt
Oje, das Gedankenproblem.
Nein, Strom (das elektrische Feld) breitet sich langsamer als
Lichtgeschwindigkeit aus.
In der ersten Nanosekunde weiss also der Strom noch gar nicht, was für
ein Widerstand am Ende der Leitung hängt.
Er sieht nur den Anfang der Leitung, und die hat eine Impedanz, einen
Scheinwiderstand, so um 100 Ohm je nach Kabelkonstruktion.
Es fliesst also erst mal so viel Strom als ob 100 Ohm dran hängen, und
die Welle breitet sich bis zum Ende aus. Dort ist ein echter Widerstand,
z.B. 200 Ohm, und die Korrektur, nur halber Strom, breitet sich als
Welle RÜCKWÄRTS durch die Leitung aus, nennt man Reflektion. Kommt die
vorne an, entspricht die Summe dem Nennstrom. Es sei denn, es gibt noch
mehr Schwankungen, dann pendelt sich das mit ein paar hin und
herlaufenden Wellen ein.
Das ist nicht anders als beim Rohr (Gas, Wasser, Druckluft). Da laufen
auch Wellen durchs Rohr, bis der Durchfluss zum Summenwiderstand passt.
So erfährt auch der elektrische Strom im Kabel, welche Widerstande auf
seiner Reise liegen, und welche Spannungsabfalle pro Widerstand nötig
sind, damit in Summe die Eingangsspannung bei rauskommt. Und bei jeder
Änderung der Eingangsspannung geht das Spiel von vorne los
Hallo
Die "Falle" in der auch ich öfter im Umfeld der E-Technik getappt bin
ist das viele Grundlagen "nur" Gedankenmodelle sind - die zwar sehr gut
funktionieren und die vielfach belegt wurden und insgesamt sehr gut
funktionieren, aber eben letztendlich nur Modelle - und Modelle sind
halt immer Vereinfacherungen, ideale (darum auf z.B. die Ideale
Spannungsquelle)
Handfester wird das z.B. bei Modelleisenbahnen, Architekturmodelle, je
selbst Computermodelle (die immer irgendwo vereinfachen -Größe, Gewicht
Farbe,... und Idealisieren - so clean und mit vernünftigen Zeitgenossen
bevölkert wie in so manchen Stadtplanungsbild ist es später in der
Realität nie...).
Letztendlich funktionieren Modelle in der Physik und Technik genauso,
nur das die Unterschiede und Vereinfachung zur Realität bei weiten nicht
so anschaulich und verständlich sind.
Richtig Lustig wird es dann wenn es um "Felder" jeglicher Art in der
Physik Geht - was das wirklich ist und was da wirklich vorgeht ist sehr
schwer verständlich bzw. noch gar nicht bekannt.
Aber für die meisten Anwendungen reicht halt ein Modell.
Das das so von den Lehrmedien nicht erklärt wird (besonders wenn diese
anspruchsvoller werden) ist leider ein Tatsache - scheinbar gehen die
weltfremdem Autoren davon aus das es Allgemeinwissen ist zu wissen was
ein Modell ist bzw. werden Modelle generell als absolute Wahrheit
dargestellt...
Markus schrieb:> Wenn ich ganz normal mein phone an 5V USB zum Laden anschließe, bricht> die Spannung von 5,1V auf 4,9V ein , bei 0,8A Ladestrom.
Der Innenwiderstand lässt sich sogar berechnen:
Bei Schaltnetzteilen kommt oft noch dazu, dass sie ohne Last
Überspannung ausgeben, weil sie außerhalb ihres Regelbereiches betrieben
werden.
Ich habe ein Handy-Netzteil das im Leerlauf 5,9V liefert. Hängt man aber
nur eine LED (10mA) als Last dran, dann sind es die gewünschten 5,0V.
Und die hält das Netzteil dann bis zur vollen Last von 1000mA ein.
Jemand schrieb:> scheinbar gehen die> weltfremdem Autoren davon aus das es Allgemeinwissen ist zu wissen was> ein Modell ist bzw. werden Modelle generell als absolute Wahrheit> dargestellt...
Nun ja. Den einen Teil hast Du ja schon verstanden: Modelle sind
hinreichend genaue Beschreibungen der Realität.
Was für Dich jetzt hart werden wird: Wir haben nichts anderes als
Modelle. Die Naturwissenschaften haben u.a. nur einen Zweck: Modelle zu
erschaffen.
Es gibt für ein und den selben Vorgang/Beobachtung fast immer mehrere
Modelle.
Beispiel Mechanik: Für niedrige Geschwindigkeiten, z.B. Maschinen,
Verkehr, etc. reicht die Newtonsche Mechanik super. Machst Du aber mit
Satelliten rum und willst z.B. GPS machen, kommst Du mit Newton nicht
weiter und musst relativistische Effekte nach Einstein beachten.
So auch mit der Elektrik: Bei Gleichspannung interessieren die
Induktivitäten und Kapazitäten nicht. Bei Wechselspannung schon. Bei
niedrigen Frequenzen interessieren Dich nur Spulen und Kondensatoren die
Du extra einbaust. Bei hohen und sehr hohen Frequenzen interessiert Dich
mehr und mehr jeder Millimeter Draht und Abstand und geometrische Form
der Leiterbahnen und Kabel etc.
Beispiel Medizin: Der Chirurg beschäftigt sich mit Gewebestrukturen,
Knorpel, Knochen, Gefäße, etc. Jemand der an Krebs forscht arbeitet mit
Modellen der DNA und der Vorgänge ringsrum.
Usw.
Alles sind nur Modelle. Je nach Größenverhältnis und geforderter
Genauigkeit, musst Du das passende Modell auswählen.
Die Kunst der Naturwissenschaften besteht u.a. darin, dass das genauere
Modell das ungenauerer Modell beinhaltet.
Gerald K. schrieb:> Markus schrieb:>> Wenn ich ganz normal mein phone an 5V USB zum Laden anschließe, bricht>> die Spannung von 5,1V auf 4,9V ein , bei 0,8A Ladestrom.>> Der Innenwiderstand lässt sich sogar berechnen:5,1V−4,9V0,8A=250mΩ> \frac{5,1V - 4,9V}{0,8A} = 250m \Omega
Und das soll stimmen? Bitte überprüfen mit einem Ohmmeter.
In einer aktiven Schaltung wirst Du mit dem Ohmmeter nichts Sinnvolles
messen, möglicherweise aber das Ohmmeter beschädigen. Der
Innenwiderstand einer Spannungsquelle ist übrigens immer als
"differentieller" Widerstand zu verstehen - man mißt also immer die
Spannungsdifferenz im Verhältnis zum Lastwechsel / Stromunterschied.
