Ein Blitzgerät wird vereinfachend wie folgt modelliert:
Der als Energiespeicher für den Blitzvorgang verwendete Kondensator wird zunächst mit Hilfe der Batterien, die durch eine reale Spannungsquelle repräsentiert werden, aufgeladen. Der Blitz wird ausgelöst, indem mit Hilfe eines Wechselschalters der Stromkreis zur Spannungsquelle aufgetrennt wird und der Kondensator anschließend über die Blitzeinheit entladen wird. Diese Einheit soll aus der Blitzlampe selber (repräsentiert durch einen ohmschen Widerstand
a) Berechnen Sie den Zeitpunkt
b) Das Blitzgerät wird nun direkt zum Zeitpunkt
c) Wie groß ist der erreichte Maximalstrom?
d) Skizzieren Sie den Spannungsverlauf
a) ESB für den Aufladevorgang:
Differentialgleichung für
Maschenumlauf:
Ansatz Lösung DGL:
Endbedingung:
Anfangsbedingung:
Einsetzen:
umformen nach
b) ESB für den Entladevorgang:
Es gilt:
c)
d) Spannungsverlauf:
siehe Lösungsweg