Anpassung ist die Antwort auf die Frage: Bei welchem Wert von RL ergibt sich beim Anschluß an eine Quelle mit dem Innenwiderstand Ri an der Last die maximale Leistung?
Die Antwort ist: Wenn RL = Ri ist!
Das Thema ist typisch für die Nachrichten- oder Kommunikationstechnik, bzw. für Wellen. Für das Medium, das die Fortpflanzung von Wellen ermöglicht, kann ein sogenannter Wellenwiderstand berechnet werden. Ändert sich entlang der Übertragungstrecke der Wellenwiderstand, so kommt es zu Reflexionen und damit zu Leistungsverlusten.
Eine Übertragungsstrecke für das Fernsehsignal ist z.B.: Antenne - Antennenkabel - Fernsehgerät.
| 1 | Strom und Spannung in Abhängigkeit von RL | ||
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| L | Uq = 12 V, Ri = 4 Ω. Zeichne die Quellenkennlinie. Berechne für verschiedene RL den Strom, die Spannung U und die Leistung P. Zeichne die Widerstandsgerade für den Widerstand RL ein, der die maximale Leistung ergibt. Zeichne die Leistung P = U*I als Rechteck in das Diagramm ein. Ergänze die Tabelle um Werte für den Wirkungsggrad η = P/Pges und den Ausnutzungsgrad ε = P/Pk. Pges .... die Leistung, welche die Quelle abgibt Pk ....... die Leistung bei Kurzschluß Zeichne P, η und ε in ein Diagramm (mit zwei y-Achsen) ein. Die x-Werte sind x = RL/Ri
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| 2 | Anpassung an eine Schaltung mit mehreren Widerständen | ||
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Für welches RL ergibt sich am RL die maximale Leistung? Berechne bei diesem RL die Leistungen an den Widerständen R1, R2, R3 und RL. Berechne die Leistung, welche die Quelle abgibt. Vergleiche diese Leistung mit der Summe der einzelnen Leistungen.
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| 3 | Reflexion | ||
| L | Die bei Wellen auftretende Reflexion kann man als Idee auch auf eine normale Schaltung mit Strömen übertragen. Bei Anpassung fliesst der Strom I = IA. Ist RL > Ri, so fliesst weniger Strom I. Man stellt sich vor dass von der Quelle zum Anschlußpunkt A der Strom IA fliesst, dann aber ein Teil dieses Stromes wieder (als reflektierter Strom zurückfliesst:
Ist RL < Ri, dann ist I größer als der Strom bei Anpassung IA. Dann ergibt sich ein negativer Reflexionsstrom. Die untere Skizze zeigt dasselbe mit Bezeichnungen, wie sie für Wellen oder Leitungen üblich sind. Iein ...... einfallene Welle, Strom Iref ...... reflektierte Welle, Strom Itrans ... transmittierte Welle, Strom Z1, Z2 ... Wellenwiderstände Übertrage die Formel für r auf die Bezeichnungen Z1 und Z2 |
