Was ist ein RC-Kreis?

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

Zuerst einmal WAS IST EIN RC-KREIS? Wenn man das wüsste, dann könnte man sicher auch schon so einiges machen.

Dann zu meiner Aufgabe:

Zitat:

"Zum Zeitpunkt t = 0 wird der Schalter in dem in der Abbildung gezeiten (Siehe Anhang) Stromkreis geschlossen.

i) Wie groß ist der Strom

der die Batterie unmittelbar nachdem der Schalter geschlossen wurde, verlässt?

ii) Wie groß ist der Strom

nach längerer Zeit?

iii) Wie viel Ladung wurde in dieser Zeit im Kondensator angesammelt?

iv) Wie lange dauert es, bis der Kondensator nach dem Öffnen des Schalters 80% seiner Ladung wieder abgegeben hat?

Ansatz:

i) Wenn man das Ding anschließ wählt der Strom den Weg des Kondensators anstatt den Weg mit 40 Ohm Widerstand???? Warum??? Hat der Kondensator keinen Innenwiderstand?? grübelnd

(1) Ohmsches Gesetz ---> I = 10 V durch 20 Ohm = 0.5 Ampére

ii) Ist der Plattenkondensator nach längerer Zeit vollständig geladen?

Und deswegen kann durch ihn kein Strom mehr fließen? Warum das den nicht? Haue / Kloppe / Schläge

Daraus soll folgen, dass der Widerstan gleich 20 Ohm + 40 Ohm ist also 60 Ohm.

--> I= 10 V durch 60 Ohm = 1/6 Ampere.

iii) Irgendwas mit der Kapazität?¿? C=Q/U ??

iv) KEINE AHNUNG. (***Hier steht der Kondensator soll nach 3,22 *10^-5sek nachdem Öffnen des Schalters 80% seiner Ladung wieder abgegeben haben.) unglücklich

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

Weißt du, wie ein Kondensator prinzipiell aufgebaut ist? Ein wesentliches Merkmal ist doch das Dielektrikum, also die isolierende Schicht zwischen den beiden Kondensatorplatten (oder -belägen). Deshalb kann durch den Kondensator auch kein Strom fließen. Aber es fließt natürlich ein Lade- (oder auch Entlade-) Strom.
Wenn der Kondensator noch ungeladen ist, wirkt er im ersten Moment wie ein Kurzschluß, also wie ein Widerstand von 0 Ohm. Das ist (besonders bei einer so relativ geringen Kapazität wie hier 0,5 µF) nur für einen wiiinzigen Moment so, aber darum geht es ja hier gerade. In diesem Moment ist der Widerstand von 40 Ohm quasi kurzgeschlossen und nur die 20 Ohm sind wirksam.

Nach längerer Zeit ist der Kondensator voll aufgeladen, richtig, und es fließt kein Ladestrom mehr. Durch den Kondensator fließt ohnehin kein Strom (siehe oben) und er verhält sich jetzt wie ein unendlich großer Widerstand, der also den 40 Ohm - Widerstand nicht mehr "stört". Es wirkt jetzt also nur noch die Reihenschaltung von 20 Ohm und 40 Ohm.

C = Q / U ist genau richtig. C ist dir gegeben. Du brauchst jetzt noch U. Beachte, daß der Kondensator parallel zu den 40 Ohm liegt und deshalb nicht die volle Batteriespannung "abbekommt", sondern nur die Teilspannung an dem Widerstand von 40 Ohm.

Die Formel zur Entladung eines Kondensators habe ich nicht im Kopf, aber sie sollte sich in der Formelsammlung oder im Internet finden lassen. Es ist eine Exponentialfunktion, die du logarithmieren mußt, um die Zeit zu ermitteln.

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

Danke für deine gnadenlos superausführliche Antwort. Doch habe ich noch dre Fragen:

1) Was sagt mir die Kapazität über einen Plattenkondensator aus?

2) In welche Richtung fließt hier der Strom (aus physiker Sicht)?

3) Was genau bedeutet RC-Kreis?

Vielen Dank!! Tanzen

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

1) "Kapazität" ist das "Fassungsvermögen" eines Kondensators. (Ein Hotel hat z. B. eine bestimmte "Bettenkapazität".) Ein Kondensator speichert eine bestimmte Ladungsmenge, wenn er an eine Spannungsquelle angeschlossen wird. Je höher die Kapazität, desto höher die aufgenommene Ladung.

2) Der Ladestrom fließt wie üblich vom Pluspol der Spannungsquelle zum Minuspol. (Der Ladestrom fließt vom einen Pol der Spannungsquelle auf den einen Belag des Kondensators und vom zweiten Belag des Kondensators zum anderen Pol der Spannungsquelle. Durch das Dielektrikum fließt kein Strom!)
Beim Entladen fließt der Strom vom positiven Pol des Kondensators über den parallel geschalteten Widerstand zum negativen Pol des Kondenstaors.

3) Eine RC-Schaltung ist einfach eine Zusammenschaltung eines Widerstandes (Formelzeichen R) und eines Kondensators (Formelzeichen C). Es dürfen auch mehrere dieser Bauteile sein, wie im vorliegenden Beispiel.

(Bitte nicht verwechseln mit "RC-Schaltungen" im Modellbau: Remote Control = Fernsteuerung! Big Laugh

)

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

So muss es sein!! Rock

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

Kann man zu Abschnitt ii) sagen, dass wenn die Zeit gegen unendlich strebt, dass dann irgendwann die Batterie entladen ist und daher der Strom dann I = 0 A ist ?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

Stimmt!! Das steht nirgendwo.
Thumbs up!

Und bei der drei habe ich folgendes raus:

C=Q/U <==> Q= C x U ==> Q= 0,5x10^-6 Farad x 10 Volt= 5x 10^6 Coulomb

,richtig? Tanzen

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Das ist die Lösung der Dgl.

die sich wiederum aus der der Maschengleichung ergeben hat:

mit

und

ergibt sich

Die Multiplikation der gesamten Gleichung mit C führt zu der obigen Dgl., die nach den bekannten Verfahren gelöst wird.

Du kannst aber auch gleich die allgemeine Lösungsgleichung für alle zeitveränderlichen Größen bei Ausgleichsvorgängen erster Ordnung verwenden:

wobei im vorliegenden Fall die zeitveränderliche Größe x=q ist.

kreis · Anmeldungsdatum: 27.04.2014 Beiträge: 93

Das kommt mir irgenwie vom Radioaktiven Zerfall bekannt vor . smile

SirZampano · Anmeldungsdatum: 26.04.2014 Beiträge: 21