Techniklexikon

Zweipol

Elektronik, Halbleiterphysik, ein elektrisches Netzwerk mit einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme, zwischen denen bestimmte Strom-Spannungs-Beziehungen gelten. Enthält eine Zweipol nur passive Bauteile, so nennt man ihn passiv. Sind die Bauteile auch noch linear, so kann der Zweipol durch einen einzigen, im allgemeinen komplexen Widerstand (Wechselstromwiderstand, komplexe Grössen in der Elektrotechnik) ersetzt werden. Ein aktiver Zweipol beinhaltet neben passiven Bauteilen mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle. Auch in diesem Fall gibt es für ihn eine Ersatzschaltung, entweder eine Ersatzspannungsquelle oder eine Ersatzstromquelle. Die Ersatzspannungsquelle besteht aus einer Reihenschaltung einer Leerlaufspannungsquelle mit der Spannung U_l und dem Innenwiderstand R_i, der der Ersatzwiderstand der passiven, linearen Bauteile des Zweipoles ist. Die Ersatzstromquelle ist eine Parallelschaltung aus einer Kurzschlussstromquelle mit dem Strom I_k und dem Innenwiderstand R_i. Wird eine Ersatzspannungsquelle mit einem Widerstand R belastet, so gilt für die Spannung U an diesem Widerstand ). Für die Ersatzstromquelle folgt für den Strom I durch . Da beide Ersatzschaltungen für den aktiven Zweipol das gleiche Ergebnis liefern sollen, muss gelten: U_l = I_k R_i. Eine ideale Signalquelle, bei der das abgegebene Signal nicht von der Belastung abhängt, liegt bei der Ersatzspannungsquelle vor, wenn R_i = 0 und bei der Ersatzstromquelle, wenn . Die Leistung P, die von einer Ersatzspannungsquelle an einen Widerstand R geliefert wird, ist . Die maximale Leistung P_max ergibt sich für den Fall der Leistungsanpassung als , für die Ersatzstromquelle entsprechend .

Zweipol: a) Ersatzspannungsquelle mit Lastwiderstand (U_l: Leerlaufspannungsquelle, R_i: Innenwiderstand); b) Ersatzstromquelle mit Lastwiderstand (I_k: Strom der Kurzschlussstromquelle).