Verständnisfrage Reihenschaltung und Glühlampe

[Hilmar2001]

Hallo Community,

ich habe eine grundsätzliche Verständnisfrage.

Ich habe zwei AA-Einweg-Batterien in eine selbstgebastelte Hülle gepackt. Die Nennspannung der Mignonzellen beträgt 1,5 V. Sie sind beide schon älter und haben nachgelassen. Die Hülle ist ein Pappröhrchen mit Schaltdraht an den Öffnungen als Kontakt. Den Schaltdraht habe ich dann mit je einer Prüfleitung verbunden, um handlich mit der Batterie umgehen zu können.

Meine Messung mit dem Multimeter und der 9-V-Batterietest-Einstellung ergibt direkt am Schaltdraht 2,18 Volt. Die 1,5-V-Batterie-Test-Einstellung ergibt 1,75 Volt. Dasselbe Ergebnis an den Prüfstrippen. Dasselbe Ergebnis wie beim 9-V-Test beim Spannungstest mit der Einstellung 20V.

Ich habe die Prüfspitzen an die Pole der Batterie gehalten und diesen Wert erhalten und denselben Wert, als ich die Prüfspitzen danach an die Schrauben der Lampenfassung ohne eingeschraubte Lampe gehalten habe.

Ich habe eine Glühlampe in den Sockel eingeschraubt und an die Batterie angeschlossen.

Ich messe 0,75. Diesen Wert erhalte ich, wenn ich an der Lampenfassung wie vorher messe und auch an den anderen Stellen.

Auf dem Lampensockel sind 2,5 V geprägt. Ich nehme an, dass das die maximal zulässige Betriebsspannung ist. Die Batterie hat lediglich 2,15 Volt, also no prob soweit.

Wenn ich von Uges = 2,15 V die gemessene Spannung von 0,75 V subtrahiere, erhalte ich 1,4 V. Das bedeutet, dass die Lampe diese 1,4 V konsumiert ? (Ich weiß keine bessere Bezeichnung.)

Wieso verbraucht die Lampe nicht die vollen 2,15 Volt der Batterie ? Was mach ich falsch ?

Gruß
Hilmar

[anders]

Meine Messung mit dem Multimeter und der 9-V-Batterietest-Einstellung ergibt direkt am Schaltdraht 2,18 Volt

Dann solltest du die Zellen entsorgen.
Wenn die Leerlaufspannung einer Alkali-Zelle nur noch etwa 1,35V beträgt, ist sie am Ende und es lohnt sich nicht mehr den letzten Funken herauszuquetschen.
Bei Belastung bricht diese Spannung sofort zusammen.
Das Resultat siehst du hier:

Die 1,5-V-Batterie-Test-Einstellung ergibt 1,75 Volt. Dasselbe Ergebnis an den Prüfstrippen.

Das wären gerade mal noch 0,9V pro Zelle.

Ich habe eine Glühlampe in den Sockel eingeschraubt und an die Batterie angeschlossen.
Ich messe 0,75.

Ja, weil das Lämpchen die Batterien noch stärker belastet als der Widerstand der Batterietestfunktion deines Meßgeräts, bricht die Spannung noch stärker zusammen. Nun sind es nur noch 0,37V pro Zelle.

Auf dem Lampensockel sind 2,5 V geprägt. Ich nehme an, dass das die maximal zulässige Betriebsspannung ist.

Nein, das ist die Nennspannung der Lampe.
Das entspricht in etwa der Spannung, die eine 3V-Taschenlampenbatterie bei Belastung und nach einigem Gebrauch noch liefert.
Streng genommen entspricht das der mittleren Entladespannung der älteren 3V-Batterien vom Leclanché-Typ (die Werbefritzen haben daraus Zink-Kohle gemacht).

Die moderneren alkalischen Zellen haben einen geringeren Innenwiderstand und liefern deshalb bei Belastung eine etwas höhere Spannung.
Dadurch verringert sich zwar die Lebensdauer der Glühlampe, aber es lohnt sich trotzdem, weil bei höherer Spannung die Lichtausbeute stark ansteigt.

Wenn ich von Uges = 2,15 V die gemessene Spannung von 0,75 V subtrahiere, erhalte ich 1,4 V. Das bedeutet, dass die Lampe diese 1,4 V konsumiert

Eben nicht!
Die Leerlaufspannung (mit dem Voltmeter, nicht mit der Batterietestfunktion zu messen!) wird bei etwa 2,7V liegen.
Diese Spannung ist durch die chemischen Eigenschaften der Elektodenmassen und des Elektrolyten vorgegeben und daran ändert sich über die Lebensdauer relativ wenig.
Wenn nun Strom entnommen wird, so fällt am Innenwiderstand der Zelle, der hauptsächlich durch die endliche Leitfähigkeit des Elektrolyten gegebene ist, eine Spannung ab und nur das, was dann noch übrig bleibt, kannst du an den Anschlüssen der Zelle messen.
Im Prinzip hast du also einen Stromkreis, der aus einer relativ konstanten Spannungsquelle (1,35..1,6V pro Zelle), dem Innenwiderstand (abhängig von der verbleibenden Fläche sowie dem Abstand der Elektroden und dem Wassergehalt des Elektrolyten) und dem externen Lastwiderstand (Meßgerät oder Lampe) besteht.
Da sowohl der Innenwiderstand wie auch der Lastwiderstand von dem ganz genau gleichen Strom durchflossen werden, verteilen sich die 2,7V auf diese beiden Widerstände gemäß dem ohmschen Gesetz:
Wenn du einen Kurzschluss machst, ist der äußere Widerstand annähernd 0 Ohm,und dann fällt die gesamte Spannung am Innenwiderstand ab und du mißt die Klemmenspannung 0V.
Wenn du nur das Voltmeter anschliesst, R=10 MOhm, fällt, wegen des äußerst geringen Stromes, am Innenwiderstand praktisch keine Spannung ab und die vollen 2,7V erscheinen an den Anschlüssen.

Lampe oder Lastwiderstand der Batterietestfunktion liegen zwischen diesen beiden Extremen und dementsprechend misst du eine Spannung, die umso geringer ist, je mehr Strom durch diese Last fliesst.