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Stromquelle und Spannungsquelle


 

Allgemeines:
Definitionsgemäß ist die (elektrische Spannung) ist eine Größe, die angibt, wie viel Arbeit oder Energie nötig ist, um ein Ladungsträger mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen. Diese Definition kann man sich auch einfacher vorstellen. Damit "Strom" fließen in einem geschlossenen System fließen kann, benötigt man eine Spannung als Voraussetzung. Dabei versteht man unter dieser elektrischen Spannung die treibende Kraft, die die Ladungsbewegung (Stromstärke) ermöglicht bzw. verursacht.
Zusammenfassung bisher:
Wird die Strom- bzw. Spannungsquelle nicht durch einen Verbraucher belastet, fließt kein Strom und es gibt deshalb auch keinen Spannungsabfall. An den Kontakten der Stromquelle kann die Leerlaufspannung gemessen werden. Wird ein Verbraucher an die Strom- bzw. Spannungsquelle (jeder Stromquelle hat einen Innenwiderstand) angeschlossen, fließt ein Strom und die ursprüngliche Leerlaufspannung teilt sich auf unter dem Widerstand des Verbrauchers und dem Innenwiderstand der Spannungsquelle auf. In diesem Kapitel sollen nun die Begriffe "Spannungsquelle" und Stromquelle" näher betrachtet werden.
 

Stromquelle bzw. Spannungsquelle:
Die Begriffe "Stromquelle" und "Spannungsquelle" sollten nicht miteinander verwechselt werden. Im Grunde haben Strom- und Spannungsquellen zueinander entgegengesetzte Eigenschaften. Eine Spannungsquelle dient als elektrische Energiequelle, die abhängig vom angeschlossenen Verbraucher elektrischen Strom liefert, dabei aber nicht mit einer Stromquelle verwechselt werden darf. Eine wichtige Kenneigenschaft einer Spannungsquelle ist, dass die Spannung nur gering, bzw. bei dem Modell der idealen Spannungsquelle nicht von dem elektrischen Strom abhängt, welcher entnommen wird. Als wesentliche Eigenschaft einer Stromquelle ist, dass der Strom nur gering, oder bei dem Modell der idealen Stromquelle im Rahmen gar nicht von der elektrischen Spannung abhängig ist.
Beispiele für Spannungsquellen sind Batterien, Solarzellen und Generatoren und liefern im Unterschied zu Stromquellen keine konstanten Strom, sondern eine konstante Spannung. In der Regel werden Stromquellen so erzeugt, indem man eine Spannungsquelle verwendet und mittels einer geeigneten Schaltung in eine Stromquelle verwandelt.

Innerhalb des Begriffes "Spannungsquelle" kann man noch in ideale und reale Spannungsquelle unterteilen. Eine ideale Spannungsquelle ist eine Quelle, das unabhängig vom Strom und der angehängten Verbraucher eine konstante Spannung erzeugt.
Reale Spannungsquellen kann man als ideale Spannungsquelle betrachten, die die Leerlaufspannung  liefert und durch den Innenwiderstand beeinflusst wird, so dass der Spannungsverlauf an der realen Spannungsquelle von dem Strom abhängig ist, der entnommen wird.
 

Visualisierung der beiden Begriffe:
Zuerst noch einmal die Begriffsklärung Stromstärke und Spannung:

Strom bzw. Stromstärke ist nichts anderes als eine Teilchenzahl (Ladungsträger: Elektronen bzw. Ionen): je mehr Elektronen (oder andere geladene Teilchen) sich bewegen, desto höher der Strom.
Spannung ist eine Kraft (bzw. Energie) zwischen zwei geladenen Teilchen. Je stärker zwei Seiten geladen sind, desto stärker ist die Kraft, die zwischen ihnen wirkt und desto stärker die Spannung.
 
 

Die beiden Begriffe Stromquelle und Spannungsquelle kann man sich an einem leicht vorstellbaren Beispiel erklären. Dabei stellt man sich einen Bergsee vor, der im übertragenen Sinne die Spannung darstellt. Je höher der See liegt bzw. je größer er ist, desto höher ist die Spannung. 
Nun leitet man das Wasser aus dem Bergsee über Röhren runter ins Tal. Dazu gibt es eine Rohrleitung vom Bergsee ins Tal. Das Wasser kann man sich als Elektronen vorstellen. Öffnet man nun oben am Bergsee das Rohr, fließt Wasser durch das Rohr nach unten, das ist im übertragenen Sinn der Strom. Das heißt, je mehr Wasser im See ist, desto mehr Wasser will nach unten 'strömen'.
Natürlich gibt es bei der Spannungsquelle bzw. der Stromquelle einen Widerstand. Dies kann man sich auch bildlich vorstellen. In dem vorgestellten Beispiel wäre der Rohrdurchmesser der Widerstand. Je enger das Rohr ist, desto weniger Wasser kann durch. Das enge Rohr setzt dem Wasserfluss einen Widerstand entgegen.

Mathematisch kann man die beiden Begriffe miteinander kombinieren: 

Bergsee (Spannung U) : Rohrdicke (Widerstand R) = Wasserstrom (Stromstärke I)
 

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