Der Schwingkreis Teil 1: Entladen eines Kondensators

Wir werden die Wechselstromtechnik (Generator, Drehstrom) mit Teil 8 nach dieser Unterrichtseinheit über den Schwingkreis fortsetzen.
Ich denke, jetzt passt der Schwingkreis gut. Wir werden ihn so ausführlich behandeln, wie er im Abitur wichtig ist, d.g. auch mit Differenzialgleichung. 

Entladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand:

Zuerst wiederholt bitte, was wir vor einigen Monaten über das Entladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand gelernt haben.

1) Was passiert, wenn man nach dem Aufladen des Kondensators (Schalter links) die Entladung über den ohmschen Widerstand (Schalter rechts) ermöglicht?

2) Beschreibe das Typische einer Exponentialkurve. Warum tritt sie als Entladekurve auf?

 Bitte sucht in euren alten Aufzeichnungen und überlegt eine Weile selbst, bevor ihr weiterlest.

Nun die Antworten:

Ich fang mal mit der zweiten Frage an:

2) Eine Exponantialfunktion entsteht, wenn die Änderung einer Größe proportional zu dieser Größe ist: Die Menge der abfließenden Elektronen ist proportional zur Menge der Elektronen, die noch auf einer Platte sind.
Immer nach einer festen Zeit hat sich der Wert halbiert, sind also nur noch halb soviel Elektronen auf einer Platte bzw. ist die Stromstärke nur noch halb so groß.

Hier könnt ihr alles noch mal in Ruhe wiederholen:

Entladung eines Kondensators


1) Am Anfang wirkt die volle Kondensatorspannung und es fließt ein starker Entladestrom. Die Stromstärke fällt aber exponentiell ab.
Kapazität C und Widerstand R bestimmen die e-tel-Wertszeit, d.h. die Geschwindigkeit, mit der der Strom abklingt: Sie ist proportional zum Produkt C*R.
Je größer der Widerstand bzw. je größer die Kapazität, desto langsamer entlädt sich der Kondensator.

uni bremen

wikimedia

 

Im zweiten Bild sieht man die Aufladekurven und die Entladekurven. (Da der Strom beim Aufladen in eine andere Richtung als beim Entladen fließt, wird hier das Vorzeichen berücksichtigt).

Für alle diese Kurven haben wir die Differenzialgleichungen und deren Lösungsfunktionen hergeleitet.
Das braucht ihr im Moment nicht! Ist aber für das Abitur wichtig!

Ganz wichtig: Vergessen wir mal den Vorzeichenunterschied, dann gilt:

Spannung und Stromstärke sind bei der Entladung eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand zueinander proportional (U = R*I) und zeigen beide einen exponentiellen Abfall.

Warum wiederholen wir das?

Damit ihr euch das alte Wissen aktiviert und ihr nicht durcheinander kommt (Lerninterferenzen), wenn jetzt was gaaaanz anderes passiert...

Entladen eines Kondensators über eine Spule:

Nun ersetzen wir den ohmschen Widerstand durch eine (reale) Spule mit einem induktiven Widerstand.
Was wird passieren?

 Nach Abschluss der Dreharbeiten gibt es die Auflösung. später am Tag...

(falls euch langweilig wird, habe die Ergänzungsseiten zu Kapazitäten und Induktivitäten fertiggestellt, würde jetzt passen...schaut damal rein, könnte bald helfen)