Ersatzschaltbild: Definition und Beispiele

Was ist ein Ersatzschaltbild? In diesem Artikel sehen wir uns eine Definition an und erklären, warum man überhaupt Ersatzschaltbilder nutzt. Im Anschluss werden zwei Beispiele vorgestellt und weiterführende Inhalte verlinkt.

Was ist ein Ersatzschaltbild (Definition)? Wofür braucht man so etwas überhaupt? Starten wir mit der Definition: Ein Ersatzschaltbild ist eine Ersatzschaltung, die sich elektrisch genauso verhält wie die ursprüngliche elektrische Schaltung. Das Ersatzschaltbild dient dazu eine leichtere und überschaubarere Darstellung über eine Schaltung zu erhalten. Und mit der Ersatzschaltung ist eine Berechnung in vielen Fällen einfacher.

Beispiel 1:

Gegeben sei die folgende Schaltung. Gesucht ist ein Ersatzschaltbild, welche einfacher ist (sprich die Widerstände zusammengefasst sind).

Lösung: Die drei Widerstände liegen in Reihe. Wir können diese einfach addieren und dadurch einen einzelnen Ersatzwiderstand bestimmen. Das Ergebnis sieht so aus:

Beispiel 2:

Eine ideale Spannungsquelle hat keinen Innenwiderstand. Eine reale Spannungsquelle hingegen schon. Zeichne das Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle mit einem äußeren Belastungswiderstand.

Lösung: Die Schaltung sieht wie folgt aus. Der Innenwiderstand wird dabei mit R_I bezeichnet. Der Belastungswiderstand ist außen und wird mit R_A bezeichnet. Darüber hinaus gibt es noch die Quellenspannung Uq. An den Klemmen liegt noch die Spannung U an, die auch über dem Belastungswiderstand R_A anliegt.

Ersatzschaltbilder: Weiterführende Inhalte

Folgende Inhalte sind rund um das Ersatzschaltbild auch noch interessant:

• Leerlaufspannung: Die Leerlaufspannung ist die an den Klemmen einer unbelasteten Spannungsquelle gemessene Spannung. Erklärungen und Beispiele im Artikel Leerlaufspannung.
• Klemmenspannung: Unter der Klemmenspannung versteht man die Spannung, welche zwischen dem Pluspol und dem Minuspol einer Spannungsquelle vorhanden ist. Erklärungen, Grafiken und Beispiele im Artikel Klemmenspannung
• Kurzschlussstrom: Ein Kurzschluss ist eine fast widerstandslose Verbindung der beiden Pole einer Spannungsquelle durch die eine Spannung zwischen diesen Teilen auf einen Wert nahe Null fällt. Mehr im Artikel Kurzschlussstrom.

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