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| Aufgabe | Hallo ich habe im moment wieder probleme mit einer etechnik aufgabe.
Gegeben ist folgende Kondensatorschaltung.
Das Bild poste ich euch im anhang
Uo= 200V R= 1ohm
C2 = 50 nF
C3 = 25 nF
C4 = 50 nF
C5 = 50 nF
C6 = 150 nF
Zum Zeitpunkt t = 0 wird der Schalter S1 geschlossen und über dem Kondensator C1
folgender Spannungsverlauf gemessen:
Die Graphik poste ich euch auch als bild.
4.1) Berechnen Sie den Wert der Kapazität C1!
Der Schalter S1 wird nun wieder geöffnet, und zum Zeitpunkt t0 = 0 ns wird der Schalter S2
geschlossen.
(4.2) Skizzieren Sie den Verlauf der Spannung über dem Kondensator C1 zwischen t0 = 0 ns
und t1 = 1000 ns (mit Skalierung, Achsenbeschriftung...).
Nach welcher Zeit erreicht der Kondensator theoretisch seine maximale Spannung?
(4.3) Berechnen Sie die sich an den Kondensatoren einstellenden Spannungen!
Nehmen Sie für alle folgenden Aufgabenteile an: C1 = 75 nF (unabhängig vom Ergebnis in
(4.1))
Der Schalter S2 wird nun wieder geöffnet, und es wird der Schalter S3 geschlossen.
(4.4) Berechnen Sie die Spannung über dem Kondensator C1 !
Nun wird der Schalter S4 geschlossen (Schalter S3 bleibt geschlossen).
(4.5) Berechnen Sie die sich an den Kondensatoren einstellenden Spannungen!
Ich habe schon gleich bei der 4.1 Probleme.
Bitte hilft mir. |
Ich habe die frage in keinem Forum gestellt.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 01:15 Fr 20.01.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. [mm] U=U_0*e^{-t/RC}
[/mm]
man liest [mm] ab_U(0)=1000? [/mm] U(70ns)=500 ? oder genauer ablesen
oder nen anderen wert und Zeit ablesen.
damit kannst du RC berechnen.
bei den anderen aufgaben musst du erst mal die Gesamtkapazität bei geöffnetem S3 bestimmen.
Gruss leduart
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Hallo leduart .
Ich kann hier doch auch die Formel T = R*C benutzen oder ?
Aber welce tau zeit müsste ich denn dann nehmen?.
Ich weiß ja das der Kondensator bei 100ns vollständig geladen ist.
Kann ich dann 100ns nehmen ?
Oder wie funktioniert das genau?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:53 Fr 20.01.2012 | | Autor: | GvC |
> Hallo leduart .
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> Ich kann hier doch auch die Formel T = R*C benutzen oder?
Ja.
>
> Aber welce tau zeit müsste ich denn dann nehmen?.
Die, die man aus dem Diagramm ablesen kann. [mm] \tau [/mm] ist nämlich die Zeit, nach der die Anfangsspannung auf 37% des Anfangswertes abgefallen ist. Und die ist laut Diagramm gerade 100ns.
>
> Ich weiß ja das der Kondensator bei 100ns vollständig
> geladen ist.
Nee, der ist bei t=0 vollständig geladen, wie das Diagramm eindeutig zeigt.
>
> Kann ich dann 100ns nehmen ?
Das ist nun wiederum (zufällig) richtig.
>
> Oder wie funktioniert das genau?
So wie leduart Dir das bereits gesagt hat, hier nur mit einem ganz bestimmten Spannungswert. Denn [mm]e^{-\frac{\tau}{\tau}}=0,37=37\%[/mm], wie Dir Dein Taschenrechner sofort zeigen kann.
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Aber wie berechne ich das jetzt genau leute? Ich hab das irgendwie nicht nicht so ganz richtig verstanden.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 10:20 Fr 20.01.2012 | | Autor: | GvC |
Du hast es doch selber schon vorgemacht:
[mm]\tau=R\cdot C_{ges}[/mm]
[mm]C_{ges}=\frac{\tau}{R}[/mm]
[mm] \tau [/mm] und R sind bekannt. [mm] C_{ges} [/mm] setzt sich zusammen aus [mm] C_1 [/mm] und allen Kapazitäten, die parallel dazu liegen, die ich mal [mm] C_p [/mm] nenne. Dann ist
[mm] C_{ges}=C_1+C_p[/mm]
[mm]\Rightarrow\quad C_1=C_{ges}-C_p=\frac{\tau}{R}-C_p[/mm]
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:30 Fr 20.01.2012 | | Autor: | GvC |
Oh, Moment mal! Ich sehe gerade, dass in der Aufgabenstellung irgendetwas nicht passt. Das Diagramm zeigt den Spannungsverlauf am Kondensator [mm] C_1 [/mm] bei der Entladung. In der Aufgabenstellung geht es aber ganz offensichtlich um die Aufladung. Zwar könnte es sein, dass der Kondensator vor Schließen des Schalters [mm] S_1 [/mm] (wobei ich annehme, dass [mm] S_1 [/mm] der Schalter links oben ist) auf 1000V aufgeladen war, dann dürfte er nach Schließen des Schalters aber nicht auf Null, sondern nur auf U0=200V absinken.
Zusammmenpassen würde das alles nur, wenn der Kondensator [mm] C_1 [/mm] vor Schließen des Schalters [mm] S_1 [/mm] auf -800V aufgeladen war und das Diagramm, anders als im Text beschrieben, den Spannungsverlauf über dem Widerstand R zeigt.
Also überprüfe bitte mal, ob Du hier ein falsches Diagramm gezeigt oder einen falschen Aufgabentext vorgestellt hast.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 14:24 Fr 20.01.2012 | | Autor: | Elektro21 |
Nein ch habe exakt die gleiche Aufgabe gepostet.
Aber wie soll ich es denn nun richtig berechnen .
Ich poste euch mal glaub ich gleich die Mustterlösung der Aufgabe.
Hoffe ihr könnt mir dann besser helfen.
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Hallo ich habe jetzt die Kapazitäten ausgerechnet , aber jetzt bin ich irgendwie stecken geblieben.
Hier mein ansatz als paint datei.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 22:08 Fr 20.01.2012 | | Autor: | GvC |
Na ja, das ist trivial. Das rechnet man im Kopf. Die Gesamtkapazität einer Reihenschaltung von zwei gleichen Kapazitäten ergibt die Hälfte der Einzelkapazität. Parallele Kapazitäten addieren sich.
Aber die Diskrepanz in der Aufgabenstellung besteht immer noch.
Wolltest Du nicht eine Musterlösung posten? Solange Du behauptest, Aufgabentext und Diagramm gehörten zusammen, erkennt man ja vielleicht in der Musterlösung, was tatsächlich gemeint ist.
Warum schreibst Du Deine Foemeln nicht mit dem Formeleditor? Das geht bestimmt schneller und ist leserlicher als per Freihandlinie in Paint.
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Aber hier musst du mir bitte helfen .
Kannst du mir bitte sagen oder wenigstens einen tipp geben wie
ich die Spannungen an den Kondensatoren bestimmen kann?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:39 Fr 20.01.2012 | | Autor: | GvC |
Wende doch einfach die Spannungsteilerregel an. Das ist besonders einfach, da jeder Spannungsteiler aus zwei gleichen Kaspazitäten besteht, die Spannung also jeweils halbiert wird. Wenn die Gesamtspannung 200V ist, ist demnach die Spannung an [mm] C_2 [/mm] und [mm] C_3 [/mm] je 100V, an [mm] C_4 [/mm] und [mm] C_5 [/mm] je 50V.
Aber vielleicht ist das auch totaler Blödsinn. Denn immer noch besteht die Diskrepanz in der Aufgabenstellung. Und immer noch lässt die versprochene Musterlösung auf sich warten.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 00:42 Sa 21.01.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
die Rechnung ist richtig.
ich nehme an, S1 ist parallel zu C1, S2 ist mit der spannungsquelle direkt verbunden,
Dann wird wirklich (wenn vorher ne Weile S2 geschlossen war Cges über R von 1000V aus entladen.
du hast [mm] C_{2345}
[/mm]
aus der Entladungskurve bekommst du [mm] C_{ges}=C_1+C_{2345}
[/mm]
und damit auch [mm] C_1
[/mm]
dabei nehm ich an, dass alle schalter ausser S1 offen sind.
2.Die aufladung erfolgt genau so wie die Entladung statt
[mm] U=1000V*e^{-t/RC} [/mm] hast du dann [mm] U=1000V-1000V*e^{-t/RC}
[/mm]
wie du die 2 te Kurve aus der ersten kriegst weisst du hoffentlich.
3.Wenn S2 geöffnet wird bleibt erst mal die Gesamtladung fest, schließt man S3 schaltet man einen weiteren C dazu, der auch noch Ladung kriegt. berechne das neue [mm] C_{ges} [/mm] und daraus das neue U.
4.4
überlege selbst, was jetzt passiert. am besten neu zeichnen, welche ladung geht weg, welche bleibt.
Gruss leduart
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Hallo leute ich poste euch mal die Musterlösung , aber du musst mir trotzdem wenn es geht kurz den kapazitiven Spannungsteiler erklären.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig | | Datum: | 09:11 Sa 21.01.2012 | | Autor: | Infinit |
Hallo Elektro21,
die Erklärung zum kapazitiven Spannungsteiler findest Du ![[]](/images/popup.gif) hier.
Viele Grüße,
Infinit
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Ja das Problem ist ich hab ein wenig Probleme beim anwenden. Kannst du mir ein Ansatz für meine aufgabe geben? Dann versuche ich ein wenig selber weiter.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 13:27 Sa 21.01.2012 | | Autor: | GvC |
Kapazitive Spannungsteilerregel:
An einem kapazitiven Spannungsteiler verhalten sich die Spannungen umgekehrt wie die zugehörigen Kapazitäten.
Wie bereits in meinem vorigen Beitrag gesagt, ist die Anwendung im vorliegenden Fall besonders einfach, da die an der jeweiligen Spannungsteilung beteiligten Teilkapazitäten gleich groß sind, die Spannung also jeweils halbiert wird.
Die Spanung [mm] U_0=200V [/mm] an [mm] C_1 [/mm] liegt auch an der Reihenschaltung (Spannungsteiler) von [mm] C_2 [/mm] und [mm] C_{345}. [/mm] Beide Kapazitäten sind je 50nF, also liegt an [mm] C_2 [/mm] die Spannung 100V und an der Parallelschaltung [mm] C_{345} [/mm] ebenfalls 100V. Das ist also sowohl die Spannung an [mm] C_3 [/mm] als auch die an der Reihenschaltung (Spannungsteiler) von [mm] C_4 [/mm] und [mm] C_5. [/mm] Da diese beiden Kapazitäten ebenfalls gleich groß sind, halbiert sich die Spannung wiederum auf je 50V an [mm] C_4 [/mm] und an [mm] C_5
[/mm]
Wenn Du von Anfang an gesagt hättest, dass der Schalter [mm] S_1 [/mm] derjenige parallel zu [mm] C_1 [/mm] ist, hätte man sich die ganzen Nachfragen und Vermutungen sparen können. Dank an leduart, der offenbar die richtigen hellseherischen Fähigkeiten hat. Eine Bestätigung von Dir, Elektro21, fehlt allerdings noch. Ist [mm] S_1 [/mm] tatsächlich der Schalter parallel zu [mm] C_1?
[/mm]
Merke:
Eine Aufgabe lässt sich erst dann eindeutig lösen, wenn die Aufgabenstellung eindeutig ist.
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Die Aufgabe hatte ich eigentlich genauso gepostet wie sie ich auch vor mir liegen hatte.
Außerdem hatte ich auch gestern abend meine Musterlösung gepostet, weiß nicht ob du sie gesehen hast.
Eine bitte kannst du mir nicht irgendwie die berechnung mithilfe des spannungsteiler hinschreiben.
Ich verstehe es nämlich ein wenig besser mit rechnung.
Die normale Formel ist ja z:B
U1 = ( C2) / (C1+ C2 ) * U
Wie muss ich das nun bei dieser Aufgabe genau einsetzen ?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:49 Sa 21.01.2012 | | Autor: | GvC |
> Die Aufgabe hatte ich eigentlich genauso gepostet wie sie
> ich auch vor mir liegen hatte.
> Außerdem hatte ich auch gestern abend meine Musterlösung
> gepostet, weiß nicht ob du sie gesehen hast.
Nee, hab' ich nicht gesehen. Und auch sonst niemand. Denn Deine Anhänge sind wegen vermuteter Urheberrechtsverletzung gesperrt.
>
> Eine bitte kannst du mir nicht irgendwie die berechnung
> mithilfe des spannungsteiler hinschreiben.
> Ich verstehe es nämlich ein wenig besser mit rechnung.
>
> Die normale Formel ist ja z:B
>
> U1 = ( C2) / (C1+ C2 ) * U
Ja, und im vorliegenden Fall hast Du, wie bereits mehrfach geschrieben, [mm] U_0 [/mm] an der Reihenschaltung von [mm] C_2 [/mm] und [mm]C_{345}[/mm] liegen. Also ist laut Spannungsteilerregel die Spannung an [mm] C_2
[/mm]
[mm]U_{C_2}=U_0*\frac{C_{345}}{C_2+C_{345}}[/mm]
und die Spannung an [mm] C_{345} [/mm] und somit an [mm] C_3 [/mm] und an [mm] C_{45}
[/mm]
[mm]U_{C_{345}}=U_{C_3}=U_{C_{45}}=U_0*\frac{C_{345}}{C_2+C_{345}}[/mm]
oder einfach nach Maschensatz
[mm]U_{C_{345}}=U_{C_3}=U_{C_{45}}=U_0-U_{C_2}[/mm]
Und die Spannungen an [mm] C_4 [/mm] und [mm] C_5 [/mm] sind laut Spannungsteilerregel
[mm]U_{C_4}=U_{C_{45}}\cdot\frac{C_5}{C_4+C_5}[/mm]
und
[mm]U_{C_5}=U_{C_{45}}\cdot\frac{C_4}{C_4+C_5}[/mm]
oder einfach nach Maschensatz
[mm]U_{C_5}=U_{C_{45}}-U_{C_4}[/mm]
Sag' mal, kannst Du die Spannungsteilerregel wirklich nur anwenden, wenn die Indizes 1 und 2 vorkommen, und nicht, wenn die beiden in Reihe liegenden Kapazitäten andere Bezeichnungen (Indizes) haben?
>
> Wie muss ich das nun bei dieser Aufgabe genau einsetzen?
Kannst Du übrigens bestätigen, dass der Schalter [mm] S_1 [/mm] derjenige parallel zu [mm] C_1 [/mm] ist? Egal, ob ja oder nein, warum hast Du nicht von Anfang an die Schalter [mm] S_1 [/mm] und [mm] S_2 [/mm] in Deiner Schaltskizze eindeutig gekennzeichnet und auch trotz Nachfrage das nicht klargestellt?
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hallo gvc ich habe das so gerechnet :
Kann man das auch so machen.
U2 = 200V * C2345 / C2 = 100V
U3 = 100V * C2345 / C3 = 100V
U4 = 100V * C2345 / C4 = 50V
U5= 100 V * C2345 / C5 = 50V
Ist es so richtig?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 18:24 Sa 21.01.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
Keine Antwort bevor du nicht GvC 's Frage (und auch meine )beanzwortest: warum sagst du so was nicht?
find ich recht unhöflich!
Gruss leduart
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Ja ich denke es ist parallel geschaltet aber 100% weiß ich es auch nicht.
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 11:40 So 22.01.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
in der Zeichnung muss doch stehen, wekcher Schalter [mm] S_1 [/mm] heißt und welcher [mm] S_2.
[/mm]
Gruss leduart
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Ja leduar .
Es ist mit ziemlicher wahrscheinlichkeit parallel.
Aber kann mir einer von euch sagen ob mein ansatz wie ich die Spannungen berechnet hab richtig ist ?
Wieso musste man jedesmal die Spannung von U0= 100 v einsetzen .
Ich hab es zwar selbst gerechnet , aber es wurde mir trotzdem nicht so klar.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 13:24 So 22.01.2012 | | Autor: | GvC |
Sag' mal, kannst Du nicht eine eindeutige Frage eindeutig beantworten? Welches ist der Schalter [mm] S_1 [/mm] und welches ist der Schalter [mm] S_2 [/mm] in Deiner Schaltskizze? Solange Du diese jetzt bereits x-mal gestellte Frage nicht beantwortest, wirst Du keinen weiteren Kommentar von uns bekommen, jedenfalls nicht von mir.
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Achso ich dachte es wäre schon klar.
s2 ist ganz oben links.
S1 ist parallel zu Uo.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 14:04 So 22.01.2012 | | Autor: | GvC |
> Achso ich dachte es wäre schon klar.
> s2 ist ganz oben links.
>
> S1 ist parallel zu Uo.
Na bitte, es geht doch.
Wie kommst Du auf die Idee, dass das klar gewesen sei? Hätten leduart und ich dann mehrfach nachgefragt?
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Joa ein kleines missverständnis aber nun zu meinem Ansatz wie ich die Spannungen berechnet hab , ist es richtig ?
Bitte hilft mir leute ich will langsam fertig mit der Aufgaeb werden .
Schreibe bald eine Klausur.
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 14:37 So 22.01.2012 | | Autor: | GvC |
> hallo gvc ich habe das so gerechnet :
>
> Kann man das auch so machen.
Nein, das kann man nur für Deine erste Zeile so machen. In allen anderen Fällen erhältst Du nur zufällig das richtige Ergebnis, was an der besonderen Eigenschaft der hier vorgegebenen Kapazitätswerte liegt, nämlich immer das Doppelte oder die Hälfte voneinander zu sein.
>
> U2 = 200V * C2345 / C2 = 100V
Das ist genau dieselbe Gleichung, die ich Dir bereits gesagt habe, denn
[mm]C_{2345}=\frac{C_2*C_{345}}{C_2+C_{345}}[/mm]
Eingesetzt in die grundsätzliche Form der Spannunsteilerregel, dass sich die Spannungen umgekehrt wie die zugehörigen Kapazitäten verhalten, ergibt sich
[mm]\frac{U_2}{U_0}=\frac{C_{2345}}{C_2}=\frac{C_2*C_{345}}{C_2+C_{345}}\cdot\frac{1}{C_2}[/mm]
Da lässt sich [mm] C_2 [/mm] kürzen und Du erhältst die Form der Spannungsteilerregel, die ich Dir genannt habe und die Du selbst ebenfalls bereits mal gepostet hattest (nur mit anderen Indizes):
An einer Reihenschaltung von zwei Kapazitäten ergibt sich die eine Teilspannung als Gesamtspannung mal der anderen Kapazität dividiert durch die Summe der einzelnen Kapazitäten. Hier also
[mm]U_2=U_0\cdot\frac{C_{345}}{C_2+C_{345}}[/mm]
>
> U3 = 100V * C2345 / C3 = 100V
Ergebnis ist nur zufällig richtig, weil Du aus welchen Gründen auch immer als Bezugsspannung 100V eingesetzt hast und ein passendes Kapazitätsverhältnis (nämlich 1), welches mit der Spannunsgteilerregel aber nichts zu tun hat.
>
> U4 = 100V * C2345 / C4 = 50V
Das Ergebnis ist zahlenmäßig wegen der Besonderheiten in der Aufgabenstellung zwar richtig, aber was Du da hingeschrieben hast, hat mit der Spannunsgteilerregel nichts zu tun. Zur Bestimmung von [mm] U_4 [/mm] hast Du nur die Reihenschaltung von [mm] C_4 [/mm] und [mm] C_5 [/mm] zu betrachten. Da haben die Kapazitäten [mm] C_2 [/mm] und [mm] C_3, [/mm] die ja in [mm] C_{2345} [/mm] enthalten sind, nichts zu suchen. Richtig wäre
[mm]U_4= U_3\cdot\frac{C_5}{C_4+C_5}[/mm]
Dabei ist [mm] U_3 [/mm] die Gesamtspannung an der Reihenschaltung von [mm] C_4 [/mm] und [mm] C_5, [/mm] wie sich aus der Schaltskizze ablesen lässt.
>
> U5= 100 V * C2345 / C5 = 50V
Siehe Kommentar zur vorangegangenen Zeile.
>
> Ist es so richtig?
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