Klemmenspannung

Ersatzschaltbild einer realen linearen Spannungsquelle (mit Verbraucher)

Kennlinie einer linearen Quelle mit Innenwiderstand im Zusammenwirken mit einem linearen Verbraucher

Klemmenspannung (englisch terminal voltage) oder Polspannung ist ein Begriff aus der Elektrotechnik. Sie bezeichnet die elektrische Spannung (Formelzeichen ), die zwischen den zwei Anschlüssen einer Stromquelle oder Spannungsquelle gemessen werden kann.

Gemäß nebenstehendem Bild ist die Klemmenspannung $U_{\text{kl}}$ die Differenz aus Leerlaufspannung $U_{0}$ und dem Produkt $I\cdot R_{\text{i}}$ , das aus Stromstärke und Ausgangswiderstand (auch Innenwiderstand genannt) $R_{{\text{i}}}$ (im allgemeinen Fall die Impedanz: $Z_{\text{i}}$ ) der Spannungsquelle gebildet wird. Alternativ ergibt sich $U_{\text{kl}}$ aus Stromstärke mal Lastwiderstand $R_{\text{V}}$ (allgemein $Z_{\text{V}}$ ).

$U_{\text{kl}}=U_{0}-I\cdot R_{\text{i}}\quad$ oder einfach $\quad U_{\text{kl}}=I\cdot R_{\text{V}}$

Bei Belastung einer linearen Spannungsquelle, also wenn ihr Strom entnommen wird, sinkt die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der Stromstärke, bis sie im Fall eines Kurzschlusses bei null liegt (Spezialfall der Stromanpassung). Den höchsten Wert hat die Klemmenspannung, wenn kein Strom fließt, weil die Klemmen offen sind, also im Leerlauf (Spezialfall der Spannungsanpassung). Bei Leistungsanpassung ist die Klemmenspannung halb so groß wie die Leerlaufspannung.

Mit der Klemmenspannung lassen sich Rückschlüsse auf die Beschaffenheit, richtige Funktion und Qualität der Quelle ziehen, da sich mit den Formeln (bei bekanntem linearen Lastwiderstand) sowohl die Leerlaufspannung als auch der Ausgangswiderstand der Quelle berechnen lassen.

Literatur

F. Möller, H. Frohne, K.-H. Löscherer, H. Müller: Grundlagen der Elektrotechnik (Leitfaden der Elektrotechnik). B. G. Teubner, Stuttgart, ISBN 3-519-46400-4

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