Kondensatoraufgabe?
warum ist sie Spannung über dem Kondensator gleich und was meinen sie mit “über dem Kondensator”.
Würde mich gerne freuen wenn ihr mir helfen würdet, da ich meine Klausur gerade berichtige und hier einfach nicht auf die Lösung komme
1 Antwort
Die Spannung über den Kondensator meint den Spannungsfall der am Kondensator abfällt ähnlich wie die Teilspannung an einem Widerstand.
Der Kondensator lädt sich dabei immer auf die angelegte Spannung U0 auf. Ist der Kondensator vollständig geladen, so kommt der Stromfluss zum erliegen und es fließt kein Strom mehr.
Der Kondensator ist eigentlich kein durchgängiger Leiter. Das heißt der Stromkreis ist nicht direkt geschlossen. Der Grund warum trotzdem ein Strom fließt bis eben die Spannung am Kondensator gleich der angelegten Spannung ist, ist der, dass zwischen den Kondensatorplatten ein elektrisches Feld zu wirken beginnt. Elektronen werden von der einen Seite an die eine Platte gedrückt während auf der anderen Seite die Elektronen entzogen werden und "Löcher" also Plätze wo nun die Elektronen fehlen und jetzt wie positive Ladungsträger wirken, zurück bleiben.
Wir haben also eine positiv geladene Platte mit einen Elektronenmangel und eine negativ geladene Platte mit einen Elektronen Überschuss. es herrscht zwischen den Platten also eine elektrische Spannung. Die gespeicherte elektrische Energie lässt sich berechnen mit:
Wel=(1/2)*C*U^2
oder
Wel=(1/2)*U*Q
und die Kapazität eines Kondensators ist von den Materialeigenschaften abhängig:
C=ε0*εr*(A/d)
d ist der Plattenabstand.
Man sagt, dass ein Kondensator nach einer Zeit von t=5*τ geladen bzw entladen sind. Wobei der Kondensator weder vollständig entladen und vollständig geladen ist. Das liegt am exponentiellen Verlauf der Kurve diese weißt die Eigenschaft auf, dass dieser den minimal oder im Falle des begrenzten Wachstums den maximalen Wert nie erreicht sondern sich immer nur annähert.
In der Mathematik nimmt man sich diese Zahlen dann als "Grenzwert" und man sagt im Falle von x=∞ konvergiert die Funktion gegen den Grenzwert. Das heißt, wenn die Zahl die wir für x einsetzen wirklich unendlich währe, dann würden wir das maximum bzw 0 tatsächlich erreichen.
Das heißt die tatsächliche Gleichung für die Entladezeit des Kondensators währe,
und für die Ladezeit entsprechend:
Hier sieht man eine schöne Animation zum Lade und Entladeverhalten:
