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Aufgabe zu Kondensatoren
 
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Totengreber
Gast





Beitrag Totengreber Verfasst am: 27. März 2015 18:13    Titel: Aufgabe zu Kondensatoren Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Das Rücklicht eines Fahrrads wird über einen Dynamo betrieben. Dank eines Superkondensators mit einer Kapazität C = 4.0F leuchten die LEDs auch bei Stillstand für eine gewisse Zeit weiter.

a) Wieviel Energie kann dieser Kondensator speichern, wenn er auf 6.0V geladen wird?
b) Wieviel Energie kann in Licht umgewandelt werden, wenn die LED genau 3.5V Spannung benötigt und die Energie aus der Überspannung als Wärme verloren geht?

Meine Ideen:
a) Habe ich geschafft auszurechnen mit W=0.5*C*U^2 und bin auf 72J gekommen. Aber was muss ich bei b) rechnen? Wenn ich dort mit der Spannung 3.5V rechne komme ich mit W=0.5*C*U^2 auf 24.5V, aber wie rechne ich nun weiter?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7257

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 30. März 2015 13:27    Titel: Antworten mit Zitat

Es geht ja darum, wieviel Leistung von der LED in Lichtleistung umgewandelt wird, und wieviel Leistung vom Vorwiderstand, der in Reihe liegt, in Wärme verwandelt wird.

Der Strom, der durch beide Bauteile fließt, ist derselbe. Nun berechne das Verhältnis der Leistungen, somit der Energien.

Viele Grüße
Steffen
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 30. März 2015 15:40    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Es geht ja darum, wieviel Leistung von der LED in Lichtleistung umgewandelt wird, und wieviel Leistung vom Vorwiderstand, der in Reihe liegt, in Wärme verwandelt wird.


Ich fürchte, damit wird das nichts. Mit einer Spannungsteilung hat das nichts zu tun. Denn wenn Du einen konstanten Vor- und einen konstanten LED-Widerstand so annimmst, dass bei einer Gesamtspannung von 6 V die Spannung an der LED 3,5 V beträgt, wird die LED nur einmal kurz aufleuchten, dann ist die Gesamtspannung bereits unter 6 V und damit die LED-Spannung unter 3,5 V abgesunken. Also musst Du einen mit der Zeit zunehmenden LED-Widerstand oder einen abnehmenden Vorwiderstand annehmen oder beides. Wie Du das allerdings mathematisch beschreiben willst, würde mich interessieren. Tatsächlich wird ein spannungsabhängiger Vorwiderstand durch einen Treiber realisiert, der der LED zugeschaltet ist und der dafür sorgt, dass die LED Spannung konstant 3,5 V beträgt. Dann lässt sich die Aufgabe aber nicht über die Leistung, sondern über die dem Kondensator entnommene Ladung lösen.

Dieselbe Aufgabe wurde von demselben Fragesteller in einem anderen Forum vorgestellt und nach einiger Diskussion richtig wie folgt beantwortet:

Die LED leuchtet nur so lange, bis der Kondensator auf 3,5 V entladen ist. Dabei wird ihm eine Ladung von



entnommen. Diese Ladung muss durch die LED bei einer konstanten Spannung von 3,5 V fließen. Damit ist die in Licht umgewandelte Energie



Der Rest der dem Kondensator entnommenen Energie wird in Wärme umgewandelt (12,5 J).
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7257

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 30. März 2015 15:48    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Dieselbe Aufgabe wurde von demselben Fragesteller in einem anderen Forum vorgestellt und nach einiger Diskussion richtig wie folgt beantwortet:

Die LED leuchtet nur so lange, bis der Kondensator auf 3,5 V entladen ist.


Stimmt, daran hatte ich nicht gedacht. Danke für den Hinweis.

Aber damit der Fragesteller nicht noch mehr Leute unnötigerweise beschäftigt, schließe ich diesen Thread.
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