Man stelle sich folgende Situation vor; An einem kalten Wintermorgen möchte man das Auto starten. Aber beim Drehen des Zündschlüssels klingt der Starter sehr schwach und der Motor springt nicht an. Die Batterie ist entladen. Um es anders auszudrücken, der Innenwiderstand der Batterie ist ziemlich groß geworden. Was bedeutet das jetzt?

Wer den Kursus Der Widerstand - Hindernis des Stromes durchgemacht hat, sollte wissen, das bei steigendem Widerstandswert, sich der Strom verringert. So etwas ist bei der Autobatterie passiert. Je mehr eine Batterie entladen wird, desto größer ist der Innenwiderstand. Das heißt, dass die Spannung stärker einbricht, wenn die Belastung steigt. Im Beispiel des Autos, reicht der Strom bei der Autobatterie nicht mehr aus um den Starter richtig anzutreiben. Wie kann man sich aber nun diesen Widerstand vorstellen?

Nehmen wir einmal an, in jeder Spannungsquelle gibt es einen Energieerzeuger der unendlich viel Energie liefern kann. Am Ausgang des Generators ist dann jedes Mal ein Widerstand einer bestimmten Größe angeschlossen. Bei Dynamos ist der Wert dieses Widerstandes ziemlich konstant. Bei Batterien jedoch, variiert dieser Wert, je nach Ladungszustand. Bei einem Widerstand verhält sich die abfallende Spannung proportional gegenüber dem Strom, was bedeutet, bei steigendem Strom steigt auch die Spannung an dem Widerstand. Somit auch am Innenwiderstand unser Batterie. Dementsprechend 'fehlt' diese Spannung am angeschlossenen Verbraucher.

Mit Hilfe der Elektronik ist es möglich, diesem Verhalten von Spannungsquellen ein Schnippchen zu schlagen. Der Innenwiderstand wird ständig auf elektronischem Wege so nachgeregelt, dass immer die gewünschte Spannung am Verbraucher anliegt. Man spricht hier von einer Spannungsregelung. Es sind Bauteile auf dem Markt erhältlich, mit dem solche Regelungen sehr einfach möglich sind. Z.b. den so genannten Festspannungsregler 78xx.

Wer hat sich nicht schon einmal gefragt, aus welchem Grund, die Energieversorgungsunternehmen Hochspannungsleitungen durch das gesamte Land ziehen. Könnte man nicht gleich die 230V/400V direkt zum Haushalt/Verbraucher bringen?

Auch hier spielt der Innenwiderstand eine sehr große Rolle. Jeder elektrische Leiter besitzt ja einen kleinen Innenwiderstand. Dieser spielt in alltäglichen Gebrauch keine Rolle und ist in der Regel vernachlässigbar, aber bei den EVUs sind es ja meist nicht nur ein paar cm oder Meter. Es kann dort zu Strecken von etlichen 100 Km kommen. Bei solchen langen Stromleitungen spielt der Innenwiderstand dann schon eine ziemlich große Rolle.

Nehmen wir einmal an, wir verlegen eine Kupferleitung von 1 Km mit einer Leitungsstärke von 10mm². Wenn wir nun den Widerstand dieser Leitung durchmessen, kommen wir auf einen Wert von 1,78 Ohm. Nun schließen wir auf der einen Seite unser Netzspannung von 230V an und belasten die Leitung mit einem Strom von 10A. Wenn wir jetzt die Spannung am Verbraucher messen, werden wir feststellen, dass dort nur noch 212V ankommen. Der Rest 'klaut' sich die Leitung. Dies sind ca. 8%. Dieser Wert ist aber bei gleichem Strom immer konstant. Egal welche Spannung wir an diese Leitung anlegen. Prozentual gesehen ist es dann günstiger, die Spannung um Etliches zu erhöhen um zum Verbraucher so viel Energie wie möglich zu bekommen. Bei 20000V ist der prozentuale Verlust nur noch 0,089%. So ist es möglich, auch große Energiemengen zu übertragen. In der EU gibt es Spannungen im Stromnetz bis zu 380kV.

Wer schon einmal eine HiFi-Anlage aufgebaut hat, wird es vielleicht bemerkt haben. An den Lautsprechern steht oft ein Wert, den man als Impedanz bezeichnet. Gebräuchlich sind Werte wie 4 oder 8 Ohm. Was hat es mit diesem Wert auf sich?

Einen Verstärker kann man gegenüber eines Lautsprechers auch als Spannungsquelle sehen. Zwar mit einer Wechselspannung mit unterschiedlicher Frequenz oder Spannungshöhe, aber im Groben ist es das Gleiche wie eine Stromversorgung. Im Verstärker befindet sich demnach auch ein Innenwiderstand, der eine ähnliche Größe hat, wie der Innenwiderstand des Lautsprechers. Um den Lautsprecher optimal ansteuern zu können, sollten die beiden Impedanzen gleich sein. Um dies zu verdeutlichen, hier ein paar Rechenbeispiele:

Nehmen wir einmal an, die Ausgangspannung der internen Spannungsquelle beträgt 10V.

Hier wird deutlich, das die Beste Leistung sich bei gleichen Impedanzen ergibt. In diesem Fall spricht man auch von einer optimalen Leistungsübertragung.

Überall dort, wo Leistungen übertragen werden, sollten die beiden Impedanzen gleich sein um eine optimale und unverfälschte Übertragung zu gewährleisten.