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Berechnung der Kapazität eines Kondensators
 
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BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 28. Jan 2020 16:18    Titel: Berechnung der Kapazität eines Kondensators Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Eine Spule mit L = 0,44H und dem ohmschen Widerstand R=500Ohm wird mit einem Kondensator in Reihe an eine Spannungsquelle Ueff= 16V geschaltet. Bei einer Frequenz f0 = 350Hz ist die Stromstärke im Stromkreis maximal.

a) berechnen sie die Kapazität des Kondensators

Meine Ideen:
Hallo, wir kommen schon bei der ersten Teilaufgabe nicht weiter. Wir hatten die Idee folgende Formel zu benutzen: C= Q/U = e x a/d

Da wir aber nicht die benötigten Werte haben, kommen wir hier nicht weiter. Ist unser Ansatz falsch oder haben wir hier etwas missachtet?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 28. Jan 2020 16:26    Titel: Antworten mit Zitat

Willkommen im Physikerboard!

Das ist ein Reihenschwingkreis, der bekanntlich bei Resonanz den geringsten Widerstand hat. Hilft Dir das weiter?

Viele Grüße
Steffen
Tesla2



Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 11

Beitrag Tesla2 Verfasst am: 17. Feb 2020 16:53    Titel: Hallo Antworten mit Zitat

Bei einem Resonanzfall ist die Stromstärke Maximal da die Impedanz dem Widerstand gleich wäre (Z =R, hier in diesem Falle wäre die Stromstärke 16V/500 Ohm = 32 mA) somit wäre der induktive Widerstand dem kapazitiven Widerstand gleich (Xc = XL), Blindwiderstand = 0

Xc = XL

1/(2xPixfxC) = 2xPixfxL ergibt

C = 1/(4xPi²xf²xL)

C = 1/(4*3,14*3,14*350*350*0,44)

C = 4,70 x 10 exp (-07) = 0,47 mikro Farad
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 17. Feb 2020 17:19    Titel: Antworten mit Zitat

Genau so ist es!

Viele Grüße
Steffen
Tesla2



Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 11

Beitrag Tesla2 Verfasst am: 17. Feb 2020 22:17    Titel: Hallo Steffen Antworten mit Zitat

Danke für Dein Feedback !
Viele Grüße

Tesla
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 12:52    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Hilfe, Leute. Sorry, für die lange Abstinenz. Ich war noch mit meinen anderen Klausuren beschäftigt.

Der Tipp mit dem Reihenschwingkreis hat sehr geholfen. Genau wie Tesla hab ich die Formel für die Frequenz genommen und nach der Kapazität aufgelöst.

Ich hätte jetzt eine Frage zur nächsten Teilaufgabe, die besagt: “Bestimmen sie die Effektivwerte der Teilspannungen an Kondensator und Spule für f0.“

Hier bin ich auf die Formel Uc(t) = Q(t)/C gekommen, bei der Q = 1/R x Wurzel(L/C) ist.

Mir fehlt nur UL(t) und ist das überhaupt der richtige Ansatz?

Viele Grüße ist das überhaut der richtige Ansatz?

viele Grüße
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14301

Beitrag GvC Verfasst am: 19. Feb 2020 13:14    Titel: Antworten mit Zitat

BigFatMum hat Folgendes geschrieben:
Viele Grüße ist das überhaut der richtige Ansatz?


Nein, ganz und gar nicht. Du verwechselst hier die Kondensatorladung Q mit dem Gütefaktor des Reihenresonanzkreises, der unglücklicherweise ebenfalls mit dem Buchstaben Q bezeichnet wird.

Der richtige Ansatz wäre hier derselbe wie im ersten Aufgabenteil, dass nämlich die Beträge der beiden Blindwiderstände gleich sind. Wenn durch betragsmäßig gleiche Widerstände derselbe Strom fließt, muss an beiden Widerständen auch die betragsmäßig gleiche Spannung abfallen. Die lässt sich mit Hilfe des Stromes per ohmschem Gesetz bestimmen. Fragt sich nur, wie groß der Strom ist. Der bestimmt sich ebenfalls per ohmschem Gesetz aus Gesamtspannung durch Gesamtwiderstand. Wie groß ist denn der Gesamtwiderstand im Resonanzfall?
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 13:23    Titel: Antworten mit Zitat

der Gesamtwiderstand im Resonanzfall wird nicht angegeben. Es sind nur die Werte vorgegeben, die ich bereits genannt habe.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Feb 2020 13:29    Titel: Antworten mit Zitat

Lies Dir mal die Antwort von Kollege Tesla, der Dir ja schon netterweise im ersten Teil ausführlich geholfen hat, genauer durch. (Ich hatte übrigens gedacht, das sei Deine Antwort, daher hab ich seine Komplettlösung nicht gelöscht.)
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 14:25    Titel: Antworten mit Zitat

Habe ich das richtig verstanden? Dadurch, dass wir jetzt den selben Strom haben, können wir das I für beide Bauteile benuten.


wende ich dann diese Formeln hier an ?

w = 2 pi f
Ur= IR
Ul= IwL
Uc= I/wC

Physik ist nicht meine Stärke Hammer
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Feb 2020 14:31    Titel: Antworten mit Zitat

Deine Formeln stimmen!
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 14:39    Titel: Antworten mit Zitat

vielen Dank für eure Hilfe und nochmal ein dickes Dank an ihnen Herr Bühler! Bei der nächsten Aufgabe wird ein weiterer Widerstand hinzugeschaltet (200 Ohm) .

Müsste ich dann 700 ohm/ 16V rechnen, damit ich die neue Stromstärke berechnen kann? Oder gibts hier wieder was zu beachten?

und kann man sich merken, dass bei dem Schwingkreis XL und XR immer Null sind?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Feb 2020 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

BigFatMum hat Folgendes geschrieben:
Müsste ich dann 700 ohm/ 16V rechnen, damit ich die neue Stromstärke berechnen kann?


Falls Du damit meinst, ja.

BigFatMum hat Folgendes geschrieben:
kann man sich merken, dass bei dem Schwingkreis XL und XR immer Null sind?


Du meinst wahrscheinlich statt .

und sind bei Resonanz gleich, nicht Null. Bei anderen Frequenzen haben sie unterschiedliche Werte.
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 15:12    Titel: Antworten mit Zitat

genau, haha.

Und wann weiß ich, wann die Resonanz gleich ist? Wenn wir eine Schaltung von R L und C haben (also einen Schwingkreis?)
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14301

Beitrag GvC Verfasst am: 19. Feb 2020 15:19    Titel: Antworten mit Zitat

BigFatMum hat Folgendes geschrieben:
Bei der nächsten Aufgabe wird ein weiterer Widerstand hinzugeschaltet (200 Ohm) .


In Reihe oder parallel zur ursprünglichen Reihenschaltung? Oder vielleicht nur parallel zu R, L oder C? Und was soll dann im nächsten Aufgabenteil bestimmt werden?

Eine vollständige Aufgabenstellung, möglichst mit Schaltungsskizze, wäre wünschenswert.
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 15:21    Titel: Antworten mit Zitat

@GVC
Nun wird zusätzlich ein Ohmscher Widerstand (R= 200 Ohm) mit der Spule und dem Kondensator in Reihe geschaltet

d) wie groß ist die Stromstärke jetzt
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5186

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Feb 2020 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

Nicht die Resonanz ist gleich, sondern bei Resonanz sind die beiden Blindwiderstände gleich! Also ist dann, wie der eifrige Kollege ja bereits schrieb,



Wenn man zwei der drei Unbekannten kennt (in der Aufgabe waren das L und f), kann man so die dritte ausrechnen.
BigFatMum



Anmeldungsdatum: 28.01.2020
Beiträge: 12

Beitrag BigFatMum Verfasst am: 19. Feb 2020 15:36    Titel: Antworten mit Zitat

Alles klar !
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