Plenum W6 Datei

Lernziele SW 6
1. elektromagnetisches Feld: Feldstärke, Kraft,
physikalisches System
2. Kapazität: Ladung und Energie
3. Induktivität: Definition und Energie
4. RC-Glied: Entladeverhalten (Zeitkonstante)
5. CL-Glied: Schwingungsverhalten (Periode)
Zwei Kondensatoren 1
Ein Kondensator (Kapazität 4 mF) ist
auf 12 Volt aufgeladen worden. Nun
wird er über einen Widerstand (10
kΩ) mit einem zweiten, ungeladenen
Kondensator (Kapazität 2 mF)
verbunden.
10 kΩ
4 mF
2 mF
12 V
Wodurch ist der Endzustand charakterisiert?
a. gleiche Ladung auf beiden Kondensatoren
b. gleiche Spannung über den Kondensatoren
c. gleiche Energie in den Kondensatoren
Was passiert mit der Energie des ersten Kondensators?
a. zu gleichen Teilen auf die beiden Kondensatoren verteilt
b. im Verhältnis zu den Kapazitäten auf beide Kondensatoren verteilt
c. im umgekehrten Verhältnis zu den Kapazitäten auf beide Kondensatoren verteilt
d. ein Teil wird dissipiert, Rest zu gleichen Teilen auf Kondensatoren verteilt
e. ein Teil wird dissipiert, Rest im Verhältnis der Kapazitäten auf beide Kondensatoren
verteilt
f. ein Teil wird dissipiert, Rest im umgekehrten Verhältnis zu den Kapazitäten auf beide
Kondensatoren verteilt
g. ein Teil wird dissipiert, Rest im Verhältnis der Spannung im Quadrat auf beide
Kondensatoren verteilt
Zwei Kondensatoren 2
Ein Kondensator (Kapazität 4 mF) ist
auf 12 Volt aufgeladen worden. Nun
wird er über einen Widerstand (10
kΩ) mit einem zweiten, ungeladenen
Kondensator (Kapazität 2 mF)
verbunden.
10 kΩ
4 mF
2 mF
12 V
1. Wie stark ist der elektrische Strom durch den Widerstand unmittelbar nach dem
Einschalten?
2. Wie gross ist die Zeitkonstante?
3. Wann wäre die Spannung ausgeglichen, wenn der Strom so stark wäre wie zu Beginn?
4. Wie gross ist Spannung über den beiden Widerständen nach der fünffachen
Zeitkonstanten?
Drei Kondensatoren 1
1. Wie gross sind die Spannungen zwischen den drei losen Enden?
2. Wie gross sind die Ladungen auf den drei Kondensatoren?
3. Welche Spannung stellt sich über den einzelnen Kondensatoren ein, wenn man die
drei losen Enden leidend verbindet?
4. Wie viel Energie ist dann dissipiert worden?
Drei Kondensatoren 1
1. Wie gross sind die Spannungen zwischen den beiden losen Enden?
2. Wie gross sind die Ladungen auf den drei Kondensatoren?
3. Welche Spannung stellt sich über den einzelnen Kondensatoren ein, wenn man die
beiden losen Enden leidend verbindet?
RCL parallel
Ein Widerstand (5 Ohm), ein Kondensator (Kapazität 0.2 Farad) und eine Spule
(Induktivität 5 Henry) sind drei Sekunden lang mit einer Spannungsquelle verbunden
(einzeln oder parallel). Die Spannung steigt in der ersten Sekunde linear von null auf 5
Volt, bleibt dann eine Sekunde konstant und fällt während der dritten Sekunde linear auf
null ab. Skizzieren Sie das Strom-Zeit-Diagramm für alle drei Elemente unter der
Annahme, dass die Stromstärke zu Beginn des Prozesses gleich Null ist.
RCL seriell
Ein Widerstand (5 Ohm), ein Kondensator (Kapazität 0.2 Farad) und eine Spule (Induktivität
5 Henry) sind drei Sekunden lang mit einer Stromquelle verbunden (einzeln oder seriell).
Der Strom steigt in der ersten Sekunde linear von null auf 1 Ampère, bleibt dann eine
Sekunde konstant und fällt während der dritten Sekunde linear auf null ab. Skizzieren Sie
das Spannungs-Zeit-Diagramm für alle drei Elemente unter der Annahme, dass die
Spannung zu Beginn des Prozesses gleich Null ist.