HTW Chur: Telekommunikation und Informatik: Physik

P5.11: Laden und Entladen einer Kondensators

Lernziele:

  • Den Zusammenhang zwischen Ladung, Spannung und Stromstärke beim Laden- und Entladevorgang eines Kondensators verstehen und modellieren können.
  • Die nichtlinieare Beziehung zwischen Energie des elektrischen Feldes und felderzeugender Ladung verstehen.

Ablauf:

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Einführung

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Laden und Entladen eines Kondensators 
Beobachten Sie das aufgestellte Experiment, notieren Sie sich Daten und erstellen Sie dann mit Dynasys ein funktionsfähiges Modell. Das Dynasys-Modell soll dieselben Graphen wie der Plot im Experiment liefern.



Experiment:
Ist der Schalter in Stellung (1), wird der Kondensator (C) über den Widerstand (R) geladen, in Stellung (2) wird der Kondensator über den Widerstand wieder entladen. Aufgezeichnet wird ein Spannungs-Zeit- und ein Strom-Zeit-Diagramm.
 
Dynamisches Modell (mit Dynasys) (U12):
Erstellen Sie mit Dynasys je ein dynamisches Modell für das Laden und das Entladen des Kondensators. Stellen Sie jeweils das Spannungs-Zeit- und das Strom-Zeit-Diagramm dar.
 
Mathematisches Modell:
Setzen Sie die Maschenregel an und sorgen Sie dafür, dass als Variable nur die Ladung Q auftritt. 
(Tip: Machen Sie den Ansatz mit der Ladeschaltung, für die Entladung können Sie dann Uo = 0 setzen. Beachten Sie: Q(t) ist die Ladung im Zeitpunkt t. Die Ladungsänderungsrate wird mit Q_punkt(t) bezeichnet.)
 
Diskutieren Sie am Laden und Entladen des Kondensators den Begriff "Halbwertszeit".

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Zusammenfassung

Literatur:

Metzler Physik

S. 201 Auf- und Entladung eines Kondensators

Links:

Lösung: Dynasys-Modell "Laden und Entladen eines Kondensators": c_la_ent.dyn
1.12.2003 kn