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Aufgabenstellung:

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 ) und einen ebenfalls ohmschen Vorwiderstand dargestellt werden.

Abbildung

a) Berechnen Sie den Zeitpunkt , an dem der Kondensator auf eine Spannung aufgeladen ist und der Blitz ausgelöst werden kann.
b) Das Blitzgerät wird nun direkt zum Zeitpunkt ausgelöst. Welcher zeitabhängige Strom fließt während des Entladevorganges in der Blitzlampe?
c) Wie groß ist der erreichte Maximalstrom?
d) Skizzieren Sie den Spannungsverlauf über den gesamten Vorgang. Achten Sie auf eine vollständige Beschriftung.

Lösungsweg:

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a) ESB für den Aufladevorgang:

Abbildung

Differentialgleichung für aufstellen und lösen.

Maschenumlauf:

Ansatz Lösung DGL:

Endbedingung:

Anfangsbedingung:

Einsetzen:

umformen nach

b) ESB für den Entladevorgang:

Abbildung

Es gilt:

Vorzeichen beachten! Verbraucherbepfeilung!

c)

d) Spannungsverlauf: 

Abbildung

Lösung:

siehe Lösungsweg