Kondensatoren < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:56 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
| Aufgabe | Hallo leute da ich wie gesagt bald ne klausur hab und probleme mit dem Thema Kondensatoren haben poste ich noch eine Aufgabe.
Ich hoffe ihr experten könnt mir gut helfen.
Gegeben sei das folgende Ersatzschaltbild, in dem zum Zeitpunkt t < 0 alle Schalter offen und sämtliche Kondensatoren entladen seien. Die Gleichspannungsquelle und die Schalter seien als ideal anzusehen.
Die Werte seien wie folgt gegeben: R1 = 5 MΩ, R2 = 10 MΩ, U0 = 200 V. Außerdem gelte C1 = C2 = C3 = C4.
Zum Zeitpunkt t = 0 s wird Schalter S1 geschlossen. In dem unten dargestellten Diagramm ist der Spannungsverlauf an C1 zu sehen.
2.1 Welche Kapazität besitzt der Kondensator C1?
Quereinstieg: Rechnen Sie ab hier auf jeden Fall mit C1 = 10 nF!
2.2 Welche Energie ist im Kondensator C1 nach t = 250 ms gespeichert?
2.3 Jetzt wird Schalter S1 geöffnet. Danach wird Schalter S2 geschlossen. Welche Span-nung liegt nach sämtlichen Umladevorgängen an C1 an?
2.4 Nun wird der Schalter S3 geschlossen und das Kondensatornetzwerk über R2 entladen. Nach welcher Zeit in Sekunden kann das Netzwerk als entladen betrachtet werden?
2.5 Skizzieren Sie den Entladeverlauf der Spannung an C4. Geben Sie den Anfangswert der Spannung und den Wert nach der Zeit t = τ an.
Bei der 2.1 müsste da nicht die Kapazität 200 V sein?
Kann man ja im diagramm ablesen oder? Oder wie rechnet man das genau aus? |
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: rtf) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
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Hallo!
> Hallo leute da ich wie gesagt bald ne klausur hab und
> probleme mit dem Thema Kondensatoren haben poste ich noch
> eine Aufgabe.
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> Ich hoffe ihr experten könnt mir gut helfen.
>
> Gegeben sei das folgende Ersatzschaltbild, in dem zum
> Zeitpunkt t < 0 alle Schalter offen und sämtliche
> Kondensatoren entladen seien. Die Gleichspannungsquelle und
> die Schalter seien als ideal anzusehen.
>
> Die Werte seien wie folgt gegeben: R1 = 5 MΩ, R2 = 10 MΩ,
> U0 = 200 V. Außerdem gelte C1 = C2 = C3 = C4.
> Zum Zeitpunkt t = 0 s wird Schalter S1 geschlossen. In dem
> unten dargestellten Diagramm ist der Spannungsverlauf an C1
> zu sehen.
>
> 2.1 Welche Kapazität besitzt der Kondensator C1?
> Quereinstieg: Rechnen Sie ab hier auf jeden Fall mit C1 =
> 10 nF!
> 2.2 Welche Energie ist im Kondensator C1 nach t = 250 ms
> gespeichert?
> 2.3 Jetzt wird Schalter S1 geöffnet. Danach wird Schalter
> S2 geschlossen. Welche Span-nung liegt nach sämtlichen
> Umladevorgängen an C1 an?
> 2.4 Nun wird der Schalter S3 geschlossen und das
> Kondensatornetzwerk über R2 entladen. Nach welcher Zeit in
> Sekunden kann das Netzwerk als entladen betrachtet werden?
> 2.5 Skizzieren Sie den Entladeverlauf der Spannung an C4.
> Geben Sie den Anfangswert der Spannung und den Wert nach
> der Zeit t = τ an.
>
> Bei der 2.1 müsste da nicht die Kapazität 200 V sein?
Du weißt offenbar überhaupt nicht wovon du redest, oder? Alles was du zur Lösung dieses Aufgabenteils wissen musst, findest du auf dem Blatt deiner Spannungskennlinie und hier. Unglücklicherweise stimmen die gegebenen Werte nicht exakt überein.
> Kann man ja im diagramm ablesen oder? Oder wie rechnet man
> das genau aus?
> Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen
> Internetseiten gestellt
Viele Grüße, Marcel
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:34 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Hallo Marcel .
Die Tau ladezeiten kenn ich hier:
1T = 0,63
2T = 0,865
3T= 0,95
4T = 0,98
5T= 0,993
Aber in wie weit hilft mir das ?
Ich kenne auch die Formel :
T= R*C
OK ich weiß das ich den wert R1 habe.
Aber welchen Tauzeit wert muss ich nehmen?
Und woran merke ich welchen ich nehmen soll?
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:44 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
Marcel08 hat wohl recht. Du weißt wirklich nicht, worum es geht. Das was Du als Tauzeit bezeichnest heißt Zeitkonstante, deren Symbol [mm] \tau [/mm] (gesprochen tau) ist. Die Zeitkonstante ist bei Auf-, Ent- und Umladevorgängen eine charakteristische Konstante mit der Dimension "Zeit", die sich im kapazitiven Fall zu
[mm] \tau=R*C
[/mm]
bestimmt. Sie ist nicht, wie von Dir behauptet, 0,63, was schon dimensionsmäßig nicht stimmen würde. Sie kann im vorliegenden Fall aber aus dem vorgegebenen Spannungs-/Zeit-Diagramm abgelesen werden zu [mm] \tau=50ms
[/mm]
Damit ergibt sich die Kapazität C1 zu
[mm] C_1=\frac{\tau}{R_1}=10nF
[/mm]
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:25 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
hallo leute leider muss ich euch nochmals kurz stören , da ich probleme nun beim ausrechnen mit den einheiten hab.
We = 1/2 *C [mm] *U^2 [/mm] = 1/2 * 10* 10^-9 F * [mm] 40000v^2 [/mm] =
5*10^-9 As * 40000V = weiter habe ich jetzt ein wenig probleme.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:35 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
Oh Mann! Einheit As*V kannst Du ordnen zu VAs und zusammenfassen zu Ws. Und das ist eine Energieeinheit! Die ist übrigens genauso groß wie J (Joule) oder Nm (Newtonmeter).
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:58 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Ich kriege 2*10^-4 J raus soll aber 0,2 mJ raus kommen .
Was habe ich falsch gemacht?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 15:15 Do 15.03.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
> Ich kriege 2*10^-4 J raus soll aber 0,2 mJ raus kommen .
>
kannst du 0,2mJ mit zehnerpotenzen und J schreiben?
oder wieviel mJ sind [mm] 2*10^{-4}J
[/mm]
weist du was m=milli bedeutet?
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:39 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
lol. Ich habs jetzt.
Jetzt zu der nächsten Aufgabe:
Ich hab zuerst Qalt berechnet= C*U = 2mC
Aber wie gehe ich weiter vor?
Mann sind die aufgaben schwer .
An dieser stelle nochmal ein dank an die community von vorhilfe.
Ich weiss das die ladung ja immer gleich bleibt ,
aber ich komm irgendwie trotzdem nicht weiter.
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> lol. Ich habs jetzt.
>
> Jetzt zu der nächsten Aufgabe:
>
> Ich hab zuerst Qalt berechnet= C*U = 2mC
>
> Aber wie gehe ich weiter vor?
>
> Mann sind die aufgaben schwer .
>
> An dieser stelle nochmal ein dank an die community von
> vorhilfe.
>
> Ich weiss das die ladung ja immer gleich bleibt ,
> aber ich komm irgendwie trotzdem nicht weiter.
Das Lösungsprinzip wurde hier anhand einer anderen Aufgabe besprochen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 16:59 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Ok wenn ich so arbeite wie in dem anderen Beitrag erwähnt .
WIE bekomme ich c nachher raus?
Bleibt c eigentlich auch gleich?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:03 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
Nein. Schau dir die Schaltung an. Dann siehst Du, dass nach dem Schließen von Schalter 2 die Gesamtkapazität sich zusammensetzt aus C plus (2C in Reihe mit C). In Formeln:
[mm]C_{ges}=C+\frac{2C}{3}=\frac{5}{3}C=\frac{50}{3}nF[/mm]
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:33 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Ich post mal meine rechnung :
C43 = 10 nF +10nF = 20nF
C243 = 20/3 nf
Stimmt das so i etwa ?
Ich hab irgendwie das gefühl daas es falsch ist.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:44 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
Ich hab's Dir doch schon Schritt füe Schritt vorgerechnet. Liest Du das gar nicht?
Du musst jetzt nur die parallel liegende Kapazität [mm] C_1 [/mm] addieren.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:19 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
lol ich habs:
Hab für Cneu = 5/3 nF raus
U= Q/C = 6*10^-6 *V / 5*10^-9 stehen .
Weiter komme ich leider nicht.
Bräuchte bitte nochmals eure Hilfe.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 19:52 Do 15.03.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
was kannst du nicht? 6 durch 5 teilen oder [mm] 10^{-6} [/mm] durch [mm] 10^{-9}
[/mm]
Potenzzgesetze dringend wiederholen!
Gruss leduart
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(Antwort) fertig | | Datum: | 20:39 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
Bevor Du weiterrechnest: Warum vergleichst Du nicht wenigstens Dein (falsches) Ergebnis für [mm] C_{neu}mit [/mm] dem, welches ich dir Schritt für Schritt vorgerechnet habe? Ich hab' Dich schon einmal darauf angesprochen, aber Du reagierst nicht. Sind Dir meine Beiträge lästig? Du musst nur was sagen, dann höre ich sofort auf und spare mir alle Mühe.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:46 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Tut mir leid das war dumm. Es ist natürlich 50/ 3 . Aber ich Kriegs trotzdem nicht raus gvc
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:09 Do 15.03.2012 | | Autor: | GvC |
> Tut mir leid das war dumm. Es ist natürlich 50/ 3 . Aber
> ich Kriegs trotzdem nicht raus gvc
Was meinst Du mit 50/3? Hosenknöpfe? Du solltest physikalische Maßeinheiten niemals ignorieren.
Und was willst Du jetzt herauskriegen? Die Spannung an [mm] C_1 [/mm] nach Schließen des Schalters 2?
Denke daran, dass die Ladung unverändert bleibt:
[mm]Q_{neu}=Q_{alt}[/mm]
[mm]U_{neu}\cdot C_{neu}=U_{alt}\cdot C_1[/mm]
[mm]U_{neu}=U_{alt}\frac{C_1}{C_{neu}}[/mm]
Das ist einfachstes Rechnen. Langsam solltest Du Dich daran gewöhnen, selbst mal ein bisschen Initiative zu ergreifen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:09 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Hey leute ich glaub ich dreh gleich durch seit ner halben stunde versuche ich es schon:
2uC / 50/3 nf = 6*10^-6 V / 50*10^-9 = nun gekürzt
= 3*10^-6 V / 25*10^-9
Nach meiner musterlösung soll 120 V raus kommen .
Ich kann mich auf dem kopf stellen ,das kommt bei mir nicht raus.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:19 Do 15.03.2012 | | Autor: | Loddar |
Hallo Sab!
> = 3*10^-6 V / 25*10^-9
Wo ist denn das Problem? Dieser Term ergibt doch genau $120 \ V$ .
Gruß
Loddar
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:21 Do 15.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Wie denn kannst du mir das erklären?
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> Wie denn kannst du mir das erklären?
> 3*10^-6 V / 25*10^-9
hallo,
[mm] =\frac{3*10^{-6}}{25*10^{-9}}=\frac{3*10^{3}}{25}=\frac{3*10^{3}}{\frac{100}{4}}=\frac{3*4*10^3}{100}=3*4*10
[/mm]
gruß tee
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 00:03 Fr 16.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Danke tee das du meinen qualen ein ende bereitet hast.
Äh da ich immer noch versuche mit der Aufgabe fertig zu werden , vielleicht kannst du mir oder jemand anderer helfen.
Nun wird der Schalter S3 geschlossen und das Kondensatornetzwerk über R2 entladen. Nach welcher Zeit in Sekunden kann das Netzwerk als entladen betrachtet werden?
Ich weiss das der Kondensator galube ich nach 5T ENTLADEN ist ,aber wie rechne ich genau jetzt die Zeit aus?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 00:13 Fr 16.03.2012 | | Autor: | GvC |
> Danke tee das du meinen qualen ein ende bereitet hast.
>
> Äh da ich immer noch versuche mit der Aufgabe fertig zu
> werden , vielleicht kannst du mir oder jemand anderer
> helfen.
> Nun wird der Schalter S3 geschlossen und das
> Kondensatornetzwerk über R2 entladen. Nach welcher Zeit in
> Sekunden kann das Netzwerk als entladen betrachtet werden?
>
> Ich weiss das der Kondensator galube ich nach 5T ENTLADEN
> ist ,aber wie rechne ich genau jetzt die Zeit aus?
>
Indem Du die Zeitkonstante mit 5 multiplizierst. Die Entladezeitkonstante errechnet sich aus [mm] \tau=R_2\cdot C_{neu}
[/mm]
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 00:37 Fr 16.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Und jetzt zur letzten aufgabe.
Leider hab ich hierzu im moment keine ahnung.
Ich weiss das ihr das nicht gerne hört.
Aber kannst du mir noch nen kleinen tipp geben.
Damit ihr bescheid wisst ich hab für T = 0,833 s raus.
Gruß
Sab
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(Antwort) fertig | | Datum: | 02:43 Fr 16.03.2012 | | Autor: | GvC |
> Und jetzt zur letzten aufgabe.
> Leider hab ich hierzu im moment keine ahnung.
> Ich weiss das ihr das nicht gerne hört.
> Aber kannst du mir noch nen kleinen tipp geben.
>
> Damit ihr bescheid wisst ich hab für T = 0,833 s raus.
>
> Gruß
>
> Sab
Das ist falsch. Das ist das Fünffache der Zeitkonstanten.
Was die letzte Aufgabe angeht, so möchte ich vorschlagen, dass zur Abwechslung mal Du selber einen Vorshlag machst, wie man dieses schwierige Problem denn wohl lösen könnte.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 10:12 Fr 16.03.2012 | | Autor: | Sab25 |
Kannst du mir wenigstens einen tipp geben wie ich vorgehen soll.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 12:08 Fr 16.03.2012 | | Autor: | GvC |
> Kannst du mir wenigstens einen tipp geben wie ich vorgehen
> soll.
Nein, wie gesagt, Du musst auch ein bisschen Eigeninitiative zeigen. In der Klausur, die Du nach eigener Aussage demnächat schreiben willst, sitze ich ja auch nicht neben Dir und gebe Dir Tipps. Bislang sind alle Deine Aktivitäten bzgl. einer Prüfungsvorgereitung nutzlos. Sich Aufgaben vorrechnen zu lassen, hilft Dir überhaupt nicht, den Stoff zu verstehen. Das Verständnis kannst nur Du selber Dir erarbeiten. Das kann kein anderer. Einen Nürnberger Trichter gibt es nicht.
Vielleicht traut sich ja jemand anders zu, Dich für die Klausur fit zu machen. Ich kann das jedenfalls nicht.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:42 Fr 16.03.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
ich schliße mich voll GVC an, der schon ne unglaubliche Geduld gezeigt hat.
trotzdem ein Tip
schildere genau erst mal in Worten aber sehr genau , was nach Schließen von S3 passiert. Fang damit an was der Zustand vor dem Schließen genau ist. Ladungen, Spannungen usw.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:36 Fr 16.03.2012 | | Autor: | isi1 |
GvC schrieb: >> Das ist falsch. Das ist das Fünffache der Zeitkonstanten.
Frage: Meinte Sabine nicht mit T=0,833s die Antwort auf die Frage:
Nach welcher Zeit in Sekunden kann das Netzwerk als entladen betrachtet werden?
Du hingegen nahmst an, GvC, es sei tau?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:48 Fr 16.03.2012 | | Autor: | GvC |
Die Zeitkonstante wird im Allgemeinen mit T oder [mm] \tau [/mm] bezeichnet. Auch Sab25 hat die "Tauzeiten" zuweilen schon mit T bezeichnet. Im Übrigen habe ich in meiner Antwort ja bestätigt, dass die von Sab25 mit T bezeichnete Zeit die fünffache Zeitkonstante sei.
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