Kondensatorladung

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

Hallo,
laut dem Satz der Ladungserhaltung geht ja Ladung nie verloren. Was passiert denn wenn ich ein Netzwerk aus geladenen Kondensatoren hab (es gibt keine strom/spannungsquelle) und zu einem der Kondensatoren einen Parallelwiderstand anschließe. Die in diesem gespeicherte Energie wird über dem Widerstand in Wärmeenergie umgewandelt. Was passiert mit der Ladung dieses Kondensators? Verteilt diese sich auf die restlichen Kondensatoren um, sodass die Gesamtladung konstant bleibt oder darf ich diese Ladung zu weiteren Berechnung von sich einstellende Spannungen etc nicht mehr einkalkulieren?

Ich hab schon divereses gehört. Die einen sagen, die Ladung darfst du nicht mehr zur Gesamtladung hinzuzählen, die anderen sagen, nee, Ladung bleibt immer konstant.
Ich bitte um ne Aufklärung, da ich nächste woche meine Klausur schreibe.
vielen dank

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Ladungen gleichen sich einfach aus: Normalerweise ist die Gesamtladung anfangs Null, da du gleich viele negative wie positive Ladungen an den jeweils gegenüberliegenden, aufgeladenen Platten hast. Durch den Widerstand kommt es nun zu einem Ladungsausgleich, wobei im erreichten Endzustand, dem ungeladenen Zustand, die Summe natürlich wieder Null ist.

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

Also wird die "neutralisierte" Ladung nicht mehr zur Ladung des Gesamtsystems mitgezählt? Es findet keine Umverteilung statt?

Nehmen wir mal einfach als Bspaufgabe folgende:

http://www.abload.de/img/kondensatorw9t.jpg

Die von mir berechneten Spannungen sind folgende (entsprechen auch der Musterlösung):

zu 3.4
U_1 = 225V
U_2 = 18,75V
U_3 = 300V
U_4 = 75V
U_5 = 18,75V
U_6 = 56,25V
U_7 = 56,25V

Zu 3.5:
Die dem System zugeführte Ladung war meiner Meinung nach 15mC, da ich auf die Ersatzkapazität von Cab = 50µF kam und Uab = 300V
Qvorher = Cab * Uab = 15mC
Durch das schließen von S2 sind C6 und C7 parallel zu R3, d.h. sie entladen sich.
Muss ich jetzt für die Gesamtladung von diesem Qvorher die neutralisierte Ladung von C6 und C7 abziehen?

Also quasi

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich verstehe nicht, was du unter Gesamtladung verstehst, zumal dies in der Aufgabe weder gefragt noch benötigt wird... grübelnd

Brauchst du das für die Aufgabe, oder ist es eine "Extraüberlegung"?

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

naja beides eigentlich.

Ich wollte die Ersatzkapazität C_12345 (ohne C_67) berechnen und dann die Gesamtspannnug ermitteln, um weiter über den Spannungsteiler etc die restlichen Spannungen rauszubekommen:

Uges = Q_ges / C_12345

Dieses Q_ges brauch ich halt...ich weiss aber nicht ob die ehemalige Ladung von C_67 dazugerechnet wird oder nicht.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich würde hier einfach 5 Gleichungen mit 5 Unbekannten U1' ... U5' aufstellen und lösen. U6 = U7 = 0 ist sowieso klar.

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

ja ok, mir gehts jetzt aber nicht speziell um diese aufgabe, sondern um das allgemeine verständnis, wo die Ladung dann hingeht...
was ist dann also mein Qges?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Leider kann ich dir immer noch nicht folgen... was ist das Q(ges)? Wo soll es sitzen? Du hast 7 Unbekannte, q1...q7, also brauchst du 7 Gleichungen um die zu bestimmen. Du hast definitiv 2 Knotengleichungen (zb an beiden Seiten von C1) und wenn du noch drei Maschen dazunimmst und weisst, dass q6=q7 = 0 ist, so MUSST du das Gleichungssystem mit Unbekannten lösen. Ich sehe nicht, wie man diesen Aufwand auf eine einzige Gleichung oder Ersatzgrösse Q(ges) reduzieren könnte. Die Kirchhoffschen Gesetze reichen aus; man muss hier nicht irgendwelchen Spekulationen verfallen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

@questionposer:

Ich glaube, du vergisst in deinen bisherigen Überlegungen einfach immer nur die Ladung auf der jeweils zweiten Kondensatorplatte eines Kondensators.

Preisfrage:

Nehmen wir mal einen einzigen Kondensator. Und sagen wir mal, dass du von dem ausgerechnet hast, dass seine Ladung gleich

ist. Was bedeutet das für diesen Kondensator?

A) Die Gesamtladung auf diesem Kondensator beträgt 100 nC

B) Auf der einen Kondensatorplatte sitzen + 100 nC, auf der anderen Kondensatorplatte sitzen -100 nC, deshalb ist die Gesamtladung auf diesem Kondensator insgesamt Null.

Kleiner Tipp zum Lösen der Preisfrage:

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

Hi,

das System der Kondensatoren nimmt bei der Aufladung eine Ladungsmenge von Q = 15 mAs auf, bezüglich der Punkte A-B.

Bezüglich der Punkte A' (oberer Anschluß von C4) und B beträgt die Ladung 12 mAs (wg. U3 - U1 = U4 = 75 V). Bei geschlossenem Schalter S2 ergibt sich damit die Spannung Uges = Qges / Cges = ca. 31,2 V (Cges = 385 µF bei geschlossenem Schalter S2). D.h., es gilt jetzt U3 - U1 = 31,2 V.

Die geänderte Spannungsdifferenz U3 - U1 wird durch die Umladung der Kondensatoren C1 und C3 mit dem Strom durch R3 erreicht.

Ciao erkü

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

@schnudl
Wenn du 2 Kondesatoren parallel hast.C1 = 2F und C2=3F. Es liegt eine Spannung von 100V an. Die Ersatzkapazität ist C12=5F.Diese Ersatzkapazität trägt die Ladung Q12=Cers*U = 5F*100V = 500As
Analog dazu meinte ich für das gegebene Netzwerk die Gesamtladung. Durch die Spannungsquelle wurde dem zuvor entladenen Netzwerk die Gesamtladung 15mAs zugeführt.
Und durch das Entladen von C6 und C7 passiert ja was mit der Ladung (was passiert mit ihre genau?), wie groß ist nun diese ehemalige Ladung von 15mAs.

@derMarkus
da hast du mich wirklich erwischt. hab vorher noch garnet drüber nachgedacht.Laut Schnudl ist ja die Gesamtladung im entladenen Zustand 0, da |-Q|=|Q+|. Wenn ich so überlege, kommen mir mehrere Gedanken. In einem Kondensator tragen beide Platten die gleiche Ladungsmenge, eine halt positive, die andere negative.gibt man dann nur eine Seite an?ich weiss es nicht

@erkü
Diese 12mAs haben sie auch in der Lösung angeben und mir war bzw ist noch nicht ganz klar, wie diese zustande kommen.
Kann mir jemand nochmal sagen, in welchen Fällen das Prinzip der Ladungserhaltung gilt? Wir habens nicht großartig besprochen, uns wurde nur gesagt, ja, Prinzip der Ladungserhaltung sagt aus, Ladung bleibt konstant. Daher hab ich daraus geschlossen, die 15mAs gelten vorher wie nachher und beim Entladen der Kondensatoren C6 und C7 verteilt deren Teilladung sich auf das restliche Netzwerk.

Ich hoffe man sieht jetzt mein Problem? Ich hab schon an mehreren Stellen nachgefragt, mal heißt esm nein, die Ladungs wird in Wärme umgesetzt, mal heißt nein, die Ladungs bleibt konstant, und nur die Energie wird im Widerstand zu wärme umgewandelt oder die Ladung neutralisiert sich beim Entladen also kann die zum Gesamtsystem nicht hinzugezählt werden.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

questionposer · Anmeldungsdatum: 10.05.2008 Beiträge: 29

ok danke für die erklärung. nach welchen kriterien wählt man sich denn die Messpunkte aus? Warum habe ich nicht wieder A B genommen anstatt A' B?

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414