Ideales elektrisches Bauelement

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Lineare elektrische Netzwerke
Ideales Element

Widerstand Kapazität Inductor button.svg Reaktanz Impedance button.svg Spannung knopf.svg
Konduktanz knopf.svg   Susceptance button.svg Admittance button.svg Stromquelle

Elektrisches Bauelement

Widerstand knopf.svg Capacitor button.svg Inductor button.svg Ohm's law knopf.svg

Reihen- und Parallelschaltung

Reihen Widerstand knopf.svg Parallel Widerstand knopf.svg Series capacitor button.svg Parallel capacitor button.svg Series inductor button.svg Parallel inductor button.svg

Netzwerkumformungen

Y-delta button.svg Delta-Y button.svg Star-polygon button.svg Dual button.svg

Generatorsätze Netzwerksätze

Thevenin knopf.svg Norton knopf.svg Millman knopf.svg

KCL button.svg KVL button.svg Tellegen button.svg

Methoden der Netzwerkanalyse

KCL button.svg KVL button.svg Superposition button.svg

Zweitor-Parameter

Z-parameter button.svg Y-parameter button.svg H-parameter button.svg G-parameter button.svg Abcd-parameter button.svg S-parameter button.svg

Ideale elektrische Bauelemente sind konzeptionelle Verallgemeinerungen, die reale elektrische Bauelemente wie Widerständen oder Spannungsquellen mit idealisierten Eigenschaften darstellen. Durch Auswahl einer kleinen Zahl solcher fiktiver, hochdefinierter Bauelement können sowohl reale Bauelemente differenziert mittels Ersatzschaltbildern beschrieben, als auch überschaubare Methoden der Analyse komplexer elektrischer Netzwerke gewonnen werden.

Reale und ideale Bauelemente[Bearbeiten]

Im Gegensatz zu ihren Idealisierungen sind reale Bauelemente grundsätzlich ein Ganzes vieler Eigenschaften. Ein realer elektrischer Leiter etwa hat neben seiner elektrischen Leitfähigkeit nicht nur weitere messbare, sondern gegebenenfalls auch praktisch nicht vernachlässigbare Attribute wie seinen elektrische Kapazität oder Induktivität aber auch solche, die sich etwa auf die Materialbeschaffenheiten, der Umgebung entspringende Faktoren wie Temperatur oder auch nicht-physikalische Größen wie den Preis, Lieferbarkeiten usw. beziehen.

Je nach Zweck sind die einen oder die anderen Merkmale eines realen Bauteils von Bedeutung. Das Konzept idealer Bauelemente beruht auf der Abstraktion, d. h. der vorgestellten Entfernung aller gerade nicht relevanten Eigenschaften, typischerweise zugunsten einer einzigen elektrischen Größe, etwa des Widerstands, die dann durch ein idealisiertes Element vertreten wird.

Für einen bestimmten Zweck, etwa einer bestimmten analytische Modellierung von Schaltkreisen, reicht eine kleine Anzahl verschiedener Arten idealer Elemente aus, so dass speziell im Zusammenhang mit der Schlüssigkeit der darauf aufbauenden Methode eine Abgeschlossenheit entsteht, die jedoch stets vor dem Hintergrund des jeweiligen Zwecks zu beurteilen ist. So kann als Konsequenz einer solchen Auswahl etwa das Element des elektrischen Leiters (und damit die Eigenschaft der Leitfähigkeit) als bloße Randerscheinung vollkommen entfallen und lediglich noch als Topologie, Verschaltung, idealer Draht also, vertreten sein.

Umgekehrt können sich für die Analyse ideale Bauelemente als nützlich erweisen, die durch gar kein reales elektrisches Bauelement mehr vertreten werden, etwa der Nullator oder der Norator.

Ideale Zweipol-Elemente[Bearbeiten]

Eine typische Auswahl idealer Zweipole zur Modellierung beliebiger elektrischer Bauelemente oder Schaltungen besteht aus:

  • Drei passiven Elementen (Widerstand, Kapazität und Induktivität)
  • Zwei konstanten Quellen (für Strom- und Spannung)
  • Gesteuerten aktiven Elementen, dies sind durch elektrische Größen gesteuerte Quellen.

Symbole für ideale Elemente[Bearbeiten]

Realer passiver Zweipol und sein Ersetzschaltbild aus idealen Elementen

in Schaltplänen werden ideale Bauelemente durch dieselben Schaltzeichen symbolisiert, wie deren reale Entsprechungen, falls diese existieren. Ob ein ideales oder ein reales Bauelement gemeint ist, ist nur aus dem Zusammenhang ersichtlich.

Modellierung realer Elemente[Bearbeiten]

Der durch das Weglassen von Eigenschaften gegebenenfalls eingetretene Verlust an Detailtreue kann dann durch Kombination idealer Elemente zu einem geeigneten Ersatzschaltbild den konkreten Zwecken folgend wieder eingeholt werden. Ein typisches Beispiel dafür ist das Gegensatzpaar idealer und realer Spannungsquellen. Ein Beispiel für die Weise des Einsatz idealer Elemente zur Modellierung (Verstärker) findet sich etwa im Artikel zu Operationsverstärkern.

Siehe auch[Bearbeiten]

Die analytische Anwendung wird in Netzwerkanalyse (Elektrotechnik) besprochen.