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Eine Batterie besteht aus:
Zink einem Elektrolyten (Ammoniumchlorid ) Kohle
Zink löst sich von selbst in der "Elektrolytflüssigkeit" auf. Die Zinkatome lassen Elektronen im Zinkmantel zurück und treten als positive Ionen in die Lösung ein.
Das bedeutet: Der Zinkmantel hat mehr negative Ladungen als der Kohlestab (d.h. es besteht ein Ladungsunterschied), zwischen dem Zinkmantel und dem Kohlestab besteht eine elektrische Spannung.
Elektronen können nun über einen äußeren elektrischen Leiter abfließen.
Im Zinkmantel gehen neue Zinkatome in Lösung (damit wird der Zinkmantel mit der Zeit zerstört). Die Elektronen, die im Kohlestab (von außen herum) ankommen, ziehen in der Lösung Zinkionen an sich.
Das bedeutet: Es fließen insgesamt zwei Ströme:
. Elektronenstrom: durch einen äußeren Leiter (äußerer Widerstand)
. Zinkionenstrom: im Inneren (durch einen inneren Leiter (innerer Widerstand))
Bei Stromfluß in einem Stromkreis muß auch im Inneren der Spannungsquelle Strom fließen. Dabei macht sich auch im Inneren ein Widerstand gegen den Ladungsfluß bemerkbar. Diesen Widerstand bezeichnet man als Innenwiderstand der Spannungsquelle.
Man kann sich deshalb eine reale Spannungsquelle zusammengesetzt denken aus einer idealen Spannungsquelle (ohne Innenwiderstand) mit der Quellenspannung (Urspannung, Leerlaufspannung ), die mit dem Innenwiderstand in Serie (Reihe) geschaltet ist.
Fließt kein Strom (unbelastete Quelle), dann ist die Spannung an den Anschlüssen der Spannungsquelle, die sogenannte Klemmenspannung gleich der Urspannung .
Fließt ein Strom der Stärke I (belastete Quelle), dann tritt am Innenwiderstand die Spannung auf, um die die Klemmenspannung sinkt. es gilt: .
In einem Stromkreis mit äußeren Widerstand R liegen der Innenwiderstand Ri und der äußere Widerstand R in Serie. Für die Stromstärke I gilt:
Der äußere Widerstand R setzt sich zusammen aus den Gerätewiderständen, Vorwiderständen und Leitungswiderständen. Die Leitungswiderstände sind meist vernachlässigbar klein.
Bemerkung:
Leerlauf: unbelastete Spannungsquelle
Kurzschluß: Die Klemmen der Spannungsquelle werden direkt miteinander verbunden. Es fließt der größtmögliche Strom (Kurzschlußstrom) mit .
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