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Nachricht |
Jerkly
Gast
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 Jerkly Verfasst am: 24. Apr 2017 19:51 Titel: Spannung von Schaltung (Kondensator) berechnen? |
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Meine Frage:
Hallo,
ich habe folgendes Problem mit einer Physik-Aufgabe (siehe Bild). Man soll hier die Spannung U2, welche am Kondensator anliegt berechnen.
Als Antwortmöglichkeiten gibt es:
a) 245 mV
b) 337 mV
c) 600 mV
d) 772 mV
e) 825 mV
Es geht um folgende Schaltung:
[as_string: Hab das Bild angehängt, s. u.]
Meine Ideen:
Ich hätte das ganze jetzt wie folgt berechnet:
1) Die Stromstärke mit I = U / Rgesamt, also I = 2,2V / 16,5 = 0,133333A
2) Die Spannung am Kondensator mit U = R * I, also U = 4,5 * 0,133333A
Damit komme ich auf 600mV, was aber anscheinend falsch ist (da 772 mV richtig sein soll). Kann mir da jemand helfen, wo ich einen Denkfehler bei der Aufgabe habe?
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
121.03 KB |
| Angeschaut: |
1453 mal |
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Shadow49
Anmeldungsdatum: 13.04.2017
Beiträge: 13
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| Shadow49 Verfasst am: 24. Apr 2017 22:35 Titel: |
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Das ohmsche Gesetz, wie du es anwendest, gilt nur für Gleichstrom. Du ignorierst in deiner Rechnung die Tatsache, dass der Strom durch die Kapazität eine Phasenänderung erfährt. Dein Ansatz ist somit zwar richtig, allerdings musst du mit der komplexen Impedanz rechnen, also
Mit der Gesamtimpedanz bekommst du dann einen leicht größeren Strom, sodass du auf die 772 mV Spitze kommst.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Apr 2017 03:09 Titel: |
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| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | allerdings musst du mit der komplexen Impedanz rechnen, |
Nein, muss er nicht. In der Aufgabenstellung ist nur nach dem Betrag der Spannung gefragt, so dass er sofort die Spannungsteilerregel unter Benutzung des Scheinwiderstandes (nicht der Impedanz) anwenden kann:
| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | Mit der Gesamtimpedanz bekommst du dann einen leicht größeren Strom |
"Leicht größer" ist etwas untertrieben. Immerhin fast 30% größer.
| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | sodass du auf die 772 mV Spitze kommst. |
Meinst Du mit "Spitze" den Scheitelwert? Das wäre falsch. Denn in der Aufgabe ist der Effektivwert der Eingangsspannung gegeben und auch nur nach dem Effektivwert gefragt.
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Shadow49
Anmeldungsdatum: 13.04.2017
Beiträge: 13
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| Shadow49 Verfasst am: 25. Apr 2017 15:33 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Nein, muss er nicht... |
Der Scheinwiderstand ist Teil der Impedanz, und deine Formel lässt sich ohne Wissen um die komplexe Impedanz sowieso nicht herleiten, sodass es mMn intuitiever ist, zuerst eine Impedanz aufzustellen und anschließend den Rechenweg des Threadstellers zu gehen.
Ob es sich bei den den Spannungsbeträgen um Effektivwerte oder um Spitzenwerte handelt, wird nicht angegeben, ist für die Aufgabe auch nicht wichtig.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Apr 2017 16:15 Titel: |
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| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | Der Scheinwiderstand ist Teil der Impedanz |
Ja, er ist der Betrag der Impedanz.
| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | und deine Formel lässt sich ohne Wissen um die komplexe Impedanz sowieso nicht herleiten |
Doch. Normalerweise ist eine E-Technik-Vorlesung so aufgebaut, dass vor der Einführung der komplexen Rechnung die Zeitfunktionen von Strom und Spannung über die Strom-/Spannungs-Beziehungen an Widerstand, Spule und Kondensator miteinander in Verbindung gebracht werden, welche sind
und
Da werden dann z.B. bei einer Reihenschaltung von R und C die sinusförmigen Größen uR und uC addiert und die Gesamtspannung mit Hilfe der o.g. Beziehungen und unter Anwendung von Additionstheoremen als Funktion des gemeinsamen Stromes ausgedrückt. Und dabei ergibt sich dann automatisch der Scheinwiderstand. Es mag ja sein, dass manche Profs. das anders machen. Aber wie sollte man denn die komplexe Darstellung in der Frequenzebene verstehen, wenn man die Zusammenhänge nicht erst im physikalisch tatsächlich vorhandenen Zeitbereich verstanden hat.
| Shadow49 hat Folgendes geschrieben: | | Ob es sich bei den den Spannungsbeträgen um Effektivwerte oder um Spitzenwerte handelt, wird nicht angegeben, ... |
Doch. Es ist U1 gegeben und nach U2 gefragt. Großbuchstaben ohne weitere Zusätze symbolisieren Effektivwerte. Wären es Scheitelwerte, hätte es Û1 und Û2 heißen müssen.
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Shadow49
Anmeldungsdatum: 13.04.2017
Beiträge: 13
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| Shadow49 Verfasst am: 25. Apr 2017 20:48 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Doch. Normalerweise ist eine E-Technik-Vorlesung so aufgebaut, dass vor der Einführung der komplexen Rechnung die Zeitfunktionen von Strom und Spannung über die Strom-/Spannungs-Beziehungen an Widerstand, Spule und Kondensator miteinander in Verbindung gebracht werden... |
Der liebe Herr Threadsteller hat allerdings von einer Physikaufgabe gesprochen, sodass vermutet werden kann, dass es sich um Physiker handelt. Und das Lösen einer DGL und Bestimmung des Amplitudengangs (selbst bei Kenntins der Laplace-Transformation) ist gewiss nicht einfacher als die Aufstellung einer Impedanz.
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Aber wie sollte man denn die komplexe Darstellung in der Frequenzebene verstehen, wenn man die Zusammenhänge nicht erst im physikalisch tatsächlich vorhandenen Zeitbereich verstanden hat.
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Für genau diesen Fall ist der Zeitbereich allerdings aufwändiger als der Frequenzbereich. Physikalisch tatsächlich vorhanden ist beides - oder eben nichts davon.
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Doch. Es ist U1 gegeben und nach U2 gefragt. Großbuchstaben ohne weitere Zusätze symbolisieren Effektivwerte. Wären es Scheitelwerte, hätte es Û1 und Û2 heißen müssen. |
Aber auch nur dann, wenn diese Definition bekannt ist, wovon nicht immer ausgegangen werden kann.
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