Basic Physics für Allmygenies

Je länger der Strom durch den Kondensator fließt, desto größere Spannung baut sich auf, oder bin ich jetzt auf dem Holzweg?

Na das stimmt grundsätzlich schon, aber inwieweit ist das nun eine Antwort auf die Aufgabe?

Vorgegeben ist ein Rechteckspannung von +UV über 0V bis -UV und zurück. Da wird sich der Kondensator bestimmt nicht gleichmässig auf eine bestimmte Spannung aufladen. Die Spannung und der Strom am Kondensator folgen doch in irgendeiner Art dem vorgegebenen Spannungsverlauf.

a)
Strom:

Ein Kondensator macht aus einem Rechteckspannungsignal ein Nadelimpuls-Stromsignal, aber hier nach + und nach - , da wir sowohl UV als auch -UV haben

Spannung:

die Spannung am Kondensator steigt sehr steil logarythmisch an, und fällt wieder über eine Entladekurve ab (weiss aber nicht wie, weil der Innenwiderstand vernachlessigbar sein soll, was mich verwirrt)
Ebenso ins Negative.

Liegt eine Rechteckspannung an einem Kondensator an, so kann
man, dem Verhalten eines Kondensators zufolge, wenn man
das Signal abgreift, davon ausgehen, daß man als Gesamtsignal
ein Sägezahnsignal erhält, das periodendeckungsgleich mit dem
ursprünglichen Rechtecksignal ist.
So würde ich das jetzt beschreiben.
Wenn man dann noch einen Widerstand mit einbringt, so ändert sich das
Sägezahnsignal zu einem Dreiecksignal hingehend, je größer der vorgeschaltete
Widerstand wird. Bis hin zu einem linear verlaufenden strom/Spannungs -Anstieg/Abfall (Ideales Dreiecksignal).

So würde ich das mal allgemein ohne Formeln und Rechnerei beschreiben.

@rockandroll

naja, es geht in die richtige Richtung.

Hinweise:
- Bitte nenne mal die Richtung der Stromimpulse zu den einzelnen Spannungschritte. Also wie ist die Richtung des Stromimpulse beim ersten UV, wie bei folgenden 0V, wie beim folgenden -UV, wie beim folgenden 0V, usw.

- überleg noch mal wie der Stromverlauf bei einem Spannungssprung ist. Was hatten wir erkannt? Wie verhält sich der Kondensator bei einem Spannungssprung? Und was für Auswirkungen auf den Strom hat das?

Zeichne den Spannungs und Stromverlauf am besten über die Zeit auf. Dann wirds klarer.

Und noch mal damit es klar ist. Nach jedem Spannungssprung kommt ein Zeitraum in dem die Spannung konstant ist. Die ganze Sache begtinnt mit einem völlig entladenen Kondensator und der Spannung 0V. Dann kommt5 der erste Spannungsprung auf UV. Dann bleibt die Spannung konstant bis sie auf 0V zurück springt. Dann bleibt die Spannung konstant bis sie zu -UV springt, usw. usf.

@gamma

fast dran. Und wie ist der Signalverlauf wenn der Widerstand 0Ohm ist? Und in welche Richtung fließt der Strom?

@gamma

und was ist ein "Gesamtsignal"?

Wir haben Spannungs- und Stromverlauf am (bzw. durch den) Kondensator.
Im zweiten Teil der Aufgabe haben wir noch zusätzlich Spannungsverlauf am Widerstand.

Und wir haben natürlich den Spannungsverlauf der Quelle.

Der Strom ist ja durch alle Bauelemente der Gleiche = Serienschaltung.

Gesamtsignal ist hier natürlich Blödsinn.
Bitte das Wort "Gesamt" streichen.

Der Stromfluß, bzw das entstehende Sägezahnsignal müsste dem usprünglichen
Rechtecksignal um 90° phasenverschoben sein.

Ist die angelegte Spannung konstant dann stellt der Kondensator eine Unterbrechung der Leitung dar.


haben wir erkannt...

bei UV springt der Strom auf I max,
UV bleibt konstant, der Kondensator aufgeladen, der Strom fällt wieder auf 0 ab.
U-Kondensator ist UV.

bei U0 entläd sich der Kondensator, UK fällt ins negative ab, dabei dabei fliest auch der Strom ins negative

rockandroll schrieb:bei U0 entläd sich der Kondensator, UK fällt ins negative ab, dabei dabei fliest auch der Strom ins negative

aha, wenn sich der Kondensator entlädt dann fließt kein Strom, der fließt erst wieder wenn sich der Kondensator auf negative Spannung auflädt? Oder wie?

@gamma

Gamma7 schrieb:Der Stromfluß, bzw das entstehende Sägezahnsignal müsste dem usprünglichen
Rechtecksignal um 90° phasenverschoben sein.

aha? echt? ;-)

wie kommst du da drauf? Und was bedeutet das bei unserem Rechtecksignal?

nö, beim Entladen des Kondensators fliesst der Strom zurück, und die Leistung wird über die Spannungquelle verbraten, meine ich...

@UffTaTa

Wenn ich Dich richtig verstanden habe:

Du hast einen idealen Kondensator und eine Spannungsquelle mit dem Innenwiderstand 0, die Rechteckimpulse liefert.
In diesem Fall ist die Stromkurve die erste Ableitung der Spannungskurve, also eine Folge von unendlich hohen und unendlich kurzen abwechselnd positiven und negativen Nadelimpulsen.

Bei einem endlichen Innenwiderstand der Quelle (der in der Praxis mögliche Fall) ist die Spannungskurve ein Rechteck mit verrundeten Flanken (steil beginnender, dann verflachender Anstieg/Abfall) und die Stromkurve wieder die erste Ableitung der Spannungskurve, also in diesem Fall endlich hohe und annähernd nach einer e - Funktion abfallende, abwechselnde positive und negative Impulse.

Im Fall einer Konstantstromquelle hast Du eine perfekte Dreieckskurve beim Strom und ein perfektes Rechteck bei der Spannung.

Naja, wie vorhin anhand des animierten Schaubildees für die
Stromamplitude und Spannungsamplitude zu sehen war,
hat man bei dem Ladevorgang eines Kondensators ja den Effekt,
daß die Stromamplitude der Spannungsamplitude vorauseilt.
Und das im Idealfall (also in der animierten Grafik) um 90°
Also durchläuft das angelegte Rechtecksignal auch ebendiese
Phasenverschiebung von in etwa 90°

Das resultierende Signal ist eine Spitze, ähnlich der einer langen und
spitzen, sehr schlanken Gabelzinke. Ich hoffe der Vergleich ist angemessen.

Hoppla, dreh den letzten Satz bitte um Strom <=/=> Spannung

Mist, ich habe keinen Scanner hier.
Ich habe mir hier mit Kuli und Papier bewaffnet ein paar
Skizzen gemacht von den Signalverläufen.
Sonst könnte ich das jetzt einscannen und auf einene Filesharing Seite
hochladen und hier verlinken.

@Gamma7

Du kommst dem schon nahe, aber lies meinen Beitrag direkt vor Deinem.

Fazit: bei kapazitiver Last ist der Strom immer die erste Ableitung (das Differential) der Spannung.

@all

Wow - _das ist nun mal wirklich eine Diskussion! Kompliment und Dank an UffTaTa & all :)

Idee !
Ich Fotografier die Kizze mit meiner Handykamera (3,2 MPix).
Das sollte gut lesbar sein.
Moment, ich lade das dann mal hoch und poste den link.....
:-)

rockandroll schrieb:bei UV springt der Strom auf I max,
UV bleibt konstant, der Kondensator aufgeladen, der Strom fällt wieder auf 0 ab.
U-Kondensator ist UV.

bei U0 entläd sich der Kondensator, UK fällt ins negative ab, dabei dabei fliest auch der Strom ins negative

Das muss ich nochmal umformulieren...


1. bei UV springt der Strom auf I max

2. UV bleibt für eine bestimmte Zeitspanne konstant, der Kondensator wird aufgeladen, der Strom fällt wieder auf 0 ab.
U-Kondensator ist UV

3. UV fällt auf 0
bei U0 entlädt sich der Kond., UK fällt auf 0, der Strom fliesst zurück, und die Leistung wird über den Innenwiderstand der Stromquelle (R=0 Ohm) verbraten.

so ist es vielleicht übersichtlicher