Gleichstromkreisen

Gleichstromkreisen bezeichnet in der Elektrotechnik Schaltungen, in denen der fließende Strom konstant in eine Richtung verläuft. Typische Bausteine sind Gleichstromquellen (Spannungs- oder Stromquellen), Widerstände, Kondensatoren, Induktoren und halbleiterische Bauelemente, deren Verhalten im Gleichstromumfeld bekannt ist. Im stationären Zustand ändern sich Ströme und Spannungen in Gleichstromkreisen nicht mehr zeitabhängig.

Die Analyse basiert auf den Grundgesetzen der Elektrizität: dem Ohmschen Gesetz V = IR, dem Kirchhoffschen Spannungsgesetz (KVL) und dem Kirchhoffschen Stromgesetz (KCL). Für lineare Netze lassen sich Spannungen und Ströme mit Hilfe der Knotenpotentialanalyse oder der Maschenanalyse ermitteln. Für Netze mit mehreren unabhängigen Quellen liefert das Prinzip der Superposition einen praktikablen Ansatz. Thevenin- und Norton-Modelle ermöglichen die Vereinfachung komplexer Quellenformen.

In DC-Situationen verhalten sich Bauelemente wie folgt: Widerstände erfüllen das Ohmsche Verhalten; Kondensatoren wirken im Gleichstromzustand wie offene Schaltungen; Induktoren wie kurze Schaltungen. Diode-Gleichströme zeichnen sich durch eine nichtlineare IV-Kennlinie aus. Die Leistung P = VI dient der Energie- und Effizienzbewertung.

Gleichstromkreise kommen in vielen Anwendungen vor, etwa in Batterie- oder Netzteilen, in der Elektronik-Biasführung, in der Automobil- und Industrieelektronik sowie in Mess- und Prüfständen. Typische Schaltungsformen sind Reihen- und Parallelschaltungen sowie deren Kombination (reine Reihen-, reine Parallelschaltungen oder Mischformen).

Praktisch ist zu beachten, dass reale Quellen einen Innenwiderstand besitzen und dass bei komplexeren Schaltungen auch nichtlineare Bauteile eine Rolle spielen, wodurch zeitliche Dynamik und Transienten auftreten können.