Elektrotechnik für Ingenieure 1 - Gleichstromtechnik und Elektromagnetisches Feld. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium

2 Gleichstromtechnik (S. 27-28)

2.1 Der unverzweigte Stromkreis

2.1.1 Der Grundstromkreis
Ein unverzweigter Stromkreis ist die geschlossene Hintereinanderschaltung verschiedener Schaltelemente: Spannungsquellen, Widerstände in Form von elektrischen Verbrauchern, Leitungen usw. Die praktisch vorkommenden Stromkreise bestehen aus räumlich angeordneten und mehr oder weniger kontinuierlich verteilten Widerständen. Diese werden in Schaltbildern konzentriert angenommen, d. h., die Verbindungen zwischen den Spannungsquellen und Widerständen sind widerstandsfrei. Die in den Spannungsquellen kontinuierlich verteilten Widerstandsanteile werden ebenfalls konzentriert gedacht und zum Innenwiderstand der Spannungsquelle zusammengefasst.

Die Spannungsquelle wird ebenfalls idealisiert, d. h. widerstandslos, angenommen. Die Ersatzschaltung einer Spannungsquelle besteht also aus der Reihenschaltung der Quellspannung Uq und dem Innenwiderstand Ri. Wird die Spannung auf Grund einer Energieumwandlung in einer Spannungsquelle durch die Bezeichnung EMK E von den Spannungen U in stromdurchflossenen Widerständen unterschieden, dann besteht die Ersatzschaltung aus der Reihenschaltung EMK E und dem Innenwiderstand Ri. Jeder unverzweigte Stromkreis lässt sich zum bereits erwähnten Grundstromkreis zusammenfassen. Er besteht aus dem aktiven Zweipol der Spannungsquelle (Uq und Ri bzw. E und Ri) und dem passiven Zweipol des Verbrauchers (Ra).

Dadurch lassen sich komplizierte Netzwerke einfach behandeln (siehe Abschnitt 2.3.3: Zweipoltheorie). Im Allgemeinen besteht die Aufgabe darin, bei bekannten Spannungsquellen und Widerständen die Ströme zu berechnen. Wie schon erwähnt, werden für Spannungsquellen heute nur noch Quellspannungen verwendet. Um Rechenbeispiele älterer Literatur [5], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15] verstehen zu können – wo mit der EMK E gerechnet wird –, werden im Folgenden der Grundstromkreis, die Reihenschaltung von Spannungsquellen, die Maschenregel, die Ersatzspannungsquelle, die Ersatzstromquelle und die Netzberechnungsverfahren sowohl mit der Quellspannung Uq als auch mit der EMK E behandelt. Die unterschiedlichen Energieansätze (Abschnitt 1.6) sind Ausgangspunkt der beiden Betrachtungsweisen.