Eine Stromquelle (IT) kann als elektronisches Gerät betrachtet werden, das einen elektrischen Strom an einen externen Stromkreis liefert, unabhängig von der Spannung an den Sch altungselementen und an sich selbst.
Eine Besonderheit von IT ist sein großer (im Idealfall unendlich großer) Innenwiderstand Rext. Warum ist das so?
Stellen wir uns vor, wir wollen 100% der Leistung vom Netzteil auf die Last übertragen. Es ist eine Energieübertragung.
Um 100% Leistung von der Quelle zur Last zu liefern, ist es notwendig, den Widerstand im Stromkreis so zu verteilen, dass die Last diese Leistung erhält. Dieser Vorgang wird als Stromaufteilung bezeichnet.
Strom nimmt immer den kürzesten Weg und wählt den Weg mit dem geringsten Widerstand. Daher müssen wir in unserem Fall Quelle und Last so organisieren, dass die erste einen viel höheren Widerstand hat als die zweite.
Damit soll sichergestellt werden, dass Strom von der Quelle zur Last fließt. Deshalb verwenden wir in diesem Beispiel eine ideale Stromquelle, die einen unendlichen Innenwiderstand hat. Dadurch wird sichergestellt, dass der Strom auf kürzestem Weg, also durch den Verbraucher, aus dem IT fließt.
WeilRext der Quelle ist unendlich groß, der Ausgangsstrom von ihr ändert sich nicht (trotz der Änderung des Wertes des Lastwiderstands). Der Strom wird immer dazu neigen, relativ niederohmig durch den unendlichen Widerstand des IT zur Last zu fließen. Dies zeigt das Ausgangsstromdiagramm einer idealen Quelle.
Bei unendlich großem IT-Innenwiderstand haben Änderungen des Lastwiderstandswertes keine Auswirkung auf die Stromstärke, die im Außenkreis einer idealen Quelle fließt.
Unendlicher Widerstand dominiert im Stromkreis und lässt keine Änderung des Stroms zu (trotz Schwankungen des Lastwiderstands).
Schauen wir uns die unten gezeigte ideale Stromquellensch altung an.
Da IT einen unendlichen Widerstand hat, neigt der Strom, der von der Quelle fließt, dazu, den Weg des geringsten Widerstands zu finden, der eine 8Ω-Last ist. Der gesamte Strom von der Stromquelle (100 mA) fließt durch den 8-Ω-Pull-Up-Widerstand. Dieser Idealfall ist ein Beispiel für 100 % Energieeffizienz.
Sehen wir uns nun die reale IT-Sch altung an (wie unten gezeigt).
Diese Quelle hat einen Widerstand von 10 MΩ, was hoch genug ist, um einen Strom zu liefern, der sehr nahe an den vollen 100 mA der Quelle liegt, jedoch liefert das IT in diesem Fall nicht 100 % seiner Leistung.
Das liegt an der internenDer Quellenwiderstand nimmt einen Teil des Stroms auf, was zu einer gewissen Leckage führt.
Es kann mit einer bestimmten Aufteilung berechnet werden.
Quelle liefert 100 mA. Dieser Strom wird dann zwischen der 10-MΩ-Quelle und der 8-Ω-Last aufgeteilt.
Mit einer einfachen Rechnung lässt sich ermitteln, welcher Anteil des Stroms durch den Lastwiderstand 8Ω fließt
I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99,99mA.
Obwohl es keine physikalisch idealen Stromquellen gibt, dienen sie als Modell für den Bau realer ITs, die in ihren Eigenschaften nahe beieinander liegen.
In der Praxis werden verschiedene Arten von Stromquellen verwendet, die sich in Sch altungslösungen unterscheiden. Das einfachste IT kann eine Spannungsquellensch altung mit einem daran angeschlossenen Widerstand sein. Diese Option wird als resistiv bezeichnet.
Auf einem Transistor kann eine sehr gute Stromquelle aufgebaut werden. Es gibt auch eine billige kommerzielle FET-Stromquelle, die nur ein FET mit einem p-n-Übergang und einem mit der Quelle verbundenen Gate ist.
