Ohmsch-kapazitiver Gleichstromkreis

Ein Kondensator mit der Kapazität ist nach Bild a auf die Spannung aufgeladen. Der Kondensator wird durch das Schließen des vorhandenen Schalters nach Bild b über einen Widerstand an eine Gleichspannung von gelegt.

Es ist der zeitliche Verlauf der am Kondensator liegenden Spannung bestimmen und grafisch darzustellen.

(Der Schaltaugenblick entspreche dem Zeitpunkt

Bild: Einschalten eines ohmsch-kapazitiven Stromkreises. 

a) Schaltung bei geöffnetem Schalter,
c) zeitlicher Verlauf der Kondensatorspannung
b) Schaltung bei geschlossenem Schalter,

Die Schaltung nach Bild a enthält einen Kondensator mit der Kapazität sowie die Wirkwiderstände und . Die Versorgungsspannung beträgt In der Schaltung wird der vorhandene Schalter geschlossen.

Es ist der zeitliche Verlauf der Spannung zu ermitteln und grafisch darzustellen. (Der Schaltzeitpunkt entspreche dem Zeitpunkt )

Bild: Schaltvorgang in einem ohmsch-kapazitiven Stromkreis. 

a ) Gegebene Schaltung, b ) Ersatzschaltung nach dem Schließen des Schalters, c) zeitlicher Verlauf der Kondensatorspannung

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.

Ein reale Stromquelle mit dem Kurzschlussstrom und dem Innenleitwert wird zum Zeitpunkt auf eine Parallelschaltung aus einem Leitwert und einem vollständig entladenen Kondensator geschaltet:

a) Berechnen Sie die Spannung , die nach dem Ende des Ladevorgangs am Kondensator anliegt.

b) Berechnen Sie die Zeitkonstante des Ladevorgangs.

c) Berechnen und skizzieren Sie den Verlauf der Spannung , die am Kondensator anliegt.

d) Zu welchem Zeitpunkt gilt:

Wie berechnet sich die Zeitkonstante für den Lade- bzw. Entladevorgang eines Kondensators?

In der Schaltung nach der Abbildung wird der Schalter S, der seit langer Zeit geöffnet ist, zum Zeitpunkt geschlossen. ist eine Gleichspannungsquelle mit dem Wert 5 Volt.

a) Wie groß sind und kurz nach dem Schließen des Schalters (zum Zeitpunkt
b) Wie groß sind und nach sehr langer Zeit ?
c) Skizzieren Sie den Verlauf von und .

Für die Schaltung nach der Abbildung sind folgende Werte gegeben:

Zum Zeitpunkt sind und entladen Alle Schalter sind geöffnet.

a) Zum Zeitpunkt wird der Schalter geschlossen. Skizzieren Sie den Verlauf der Spannung im Bereich bis Berechnen Sie alle dafür notwendigen Zeitkonstanten.

b) Zum Zeitpunkt wird der Schalter wieder geöffnet und Schalter geschlossen. Wie groß ist die Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren und ? Welche Auswirkung hat dieser Vorgang auf die Spannung ?

c) Zum Zeitpunkt wird zusätzlich der Schalter geschlossen. Skizzieren Sie den weiteren Verlauf der Spannung für bis . Berechnen Sie alle dafür notwendigen Zeitkonstanten.

Für die Schaltung nach der Abbildung sind folgende Werte gegeben:

Zum Zeitpunkt sind und entladen Alle Schalter sind geöffnet.

a) Zum Zeitpunkt wird der Schalter geschlossen. Skizzieren Sie den Verlauf der Spannung im Bereich bis Berechnen Sie alle dafür notwendigen Zeitkonstanten.

b) Zum Zeitpunkt wird der Schalter wieder geöffnet und Schalter geschlossen. Wie groß ist die Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren und ? Welche Auswirkung hat dieser Vorgang auf die Spannung ?

c) Zum Zeitpunkt wird zusätzlich der Schalter geschlossen. Skizzieren Sie den weiteren Verlauf der Spannung für bis . Berechnen Sie alle dafür notwendigen Zeitkonstanten.