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Aufgabenstellung:

Die in Bild a dargestellten Kondensatoren mit den Kapazitäten , und sind auf die Spannungen und aufgeladen.

Welche Spannungen und stellen sich nach dem Schließen des Schalters S (Bild b) an den einzelnen Kondensatoren ein?
(Anmerkung: Der Widerstand dient zur Begrenzung des fließenden Stromes, hat aber auf die gesuchten Spannungswerte keinen Einfluss.)

Abbildung

Bild: Zusammenschaltung von drei Kondensatoren. a) Zustand vor dem Schließen des Schalters, b) Zustand nach dem Schließen des Schalters

Lösungsweg:

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Spannungen

In Bild a ist bei den vorgegebenen Werten die Spannung größer als die Summe der beiden Spannungen und .

Das hat zur Folge, dass der Kondensator beim Schließen des Schalters einen Teil seiner Ladung abgibt.

Dieser Teil wird sowohl als auch zugeführt und dort jeweils zusätzlich gespeichert.

Wir setzen also die Ladungsabnahme in und die Ladungszunahme in und in gleich. Daher gelten die Gleichungen

Außerdem gilt in Bild b

Wir erhalten also drei Gleichungen mit drei Unbekannten. Daraus wird durch Ordnen nach den Unbekannten

Setzen wir die gegebenen Werte ein, so ergibt sich (in Matrizenschreibweise)

Die Ergebnisse lauten

Lösung: