Wie berechne ich die Gesamtkapazität von Kondensatoren?
Hallo, ich möchte gerne wissen wie ich bei der folgenden Aufgabe zum Kondensator Netzwerk vorgehen muss
Meine Idee ist zunächst die Kapazität der Parallelschaltung C3 und C4 zu berechnen und dann die Parallelschaltung C1 +C2 hinzuzufügen
Die Kapazität jedes einzelnen Kondensators beträgt 1 uF
Es geht mir bei der a) vornehmlich um die einzelne Schaltung und nicht ums nur ums Ergebnis
Vielen Dank für eure Hilfe und Bemühungen
Welche Formel benötige ich bei der b)?
C ges=1..667uF habe ich berechnet
I=0.2A
U ist unbekannt
t=1ms
4 Antworten
Meine Idee ist zunächst die Kapazität der Parallelschaltung C3 und C4 zu berechnen und dann die Parallelschaltung C1 +C2 hinzuzufügen
C3 parallel C4 ist richtig. Die liegen dann in Reihe zu C1. Und das liegt parallel zu C2
Für die Reihenschaltung von C3 und C4 zu C1 setzte ich doch einfach die 2 uF ein
Ja
2 uF+1/1uF also insgesamt 3 uF für die Reihenschaltung?
Nein, nicht ganz. ;)
Schau Dir nochmal die Formel für die Reihenschaltung an. Die 2µF gehören natürlich auch in den Nenner. Und vom Ergebnis muss der Kehrwert genommen werden.
Und für die restliche Schaltung 1.667 uF
Ja.
Gesamtkapazität :2.334uF
Wie kommst Du darauf?
Ja genau ich habe die Schaltung wie du sie mir aufgeschrieben hast berechnet und die Ergebnisse mit einander addiert
Ja genau ich habe die Schaltung wie du sie mir aufgeschrieben hast berechnet
gut
und die Ergebnisse mit einander addiert
schlecht
Was ist denn jetzt die Gesamtkapazität?
Also Einfach die 1.667
Genau. ((C3 || C4) in Reihe zu C1) || C2
Danke erstmal für die Hilfe
Wie ist das denn jetzt mit b) und c) wie muss ich da vorgehen?
Für die C habe ich die Formel Q=C*U gefunden
und dann die Parallelschaltung C1 +C2 hinzuzufügen
Naja. Die Kondensatoren C1 und C2 sind nicht direkt parallel geschaltet, da auf der Seite von C2 sich auch noch die Kondensatoren C3 und C4 vorhanden sind. Demnach kann man die Kapazitäten C1 und C2 nicht einfach so miteinander addieren.
Im Grunde kann man doch aus der Skizze recht leicht erkennnen...
- (C1 in Reihe zu (C3 parallel zu C4)) parallel zu C2
Dementsprechen kann man dann berechnen...
- (C1 in Reihe zu (C3 parallel zu C4)) parallel zu C2
- (C1 in Reihe zu (C3 + C4)) parallel zu C2
- (1/C1 + 1/(C3 + C4))⁻¹ parallel zu C2
- (1/C1 + 1/(C3 + C4))⁻¹ + C2
Setzt man da C1 = C2 = C3 = C4 = 1 μF ein, erhält man für die Gesamtkapazität...
(1/(1 μF) + 1/(1 μF + 1 μF))⁻¹ + 1 μF
= (1/(1 μF) + 1/(2 μF))⁻¹ + 1 μF
= (2/(2 μF) + 1/(2 μF))⁻¹ + 1 μF
= (3/(2 μF))⁻¹ + 1 μF
= (2 μF)/3 + 1 μF
= (2 μF)/3 + (3 μF)/3
= (5 μF)/3 = 1,6666... μF ≈ 2 μF
[Könnte man natürlich auch einfach in den Taschenrechner eingeben, statt von Hand zu rechnen.]
Ich hab eine Frage… bei der Gesamtkapazität (für Reihe 1/Cx + 1/Cy = (Cges,x,y)^-1. parallel Cx+Cy=Cges,x,y ). Aber wenn die Frage explizit gestellt ist nach der ersatzkapazität zwischen A&B muss man da was beachten ? Hin und Rückweg von einander abziehen? Oder berechnet man einfach trz die Komplette Gesamtkapazität ?
Entschuldigt bitte mein Unverständnis über Schaltkreise :)
Beim Kondensator ist es einfach umgekehrt wie bei Widerstandsnetzwerken.
Bei der Parallelschaltung kannst Du die C s einfach addieren.
Bei der Reihenschaltung kannst Du die Kehrwerte addieren.
Danke für die Antwort, kannst du mir auch bei b) und c) behilflich sein?
Für die b) musst Du 2 Formeln kennen.
1) Q = C * U
2) Q = I * t
Das ist gemein, eine Konstantstromquelle "schiebt" permanent, also 0.1 s die 0.2 A hinein in die ganze Schaltung. Also nix e-förmiges wie man es typischerweise immer hat bei diesen Aufgaben. Dafűr kann man mit der Formel 2) leicht die Ladung Q berechnen:
Q = I * t
= 0.2 * 0.1 = 0.02 As
Hast Du die Gesamtkapazität?
Dann damit in Formel 1 die Spannung ausrechnen
Q = C * U
U = Q / C
Bei c) brauchst Du auch wieder Q = C * U
Die Formel gilt bei allen Cs
Wir rechnen die Ladung Q2 von C2 aus. Das ist der einfachere Zweig.
Q2 = C2 * U
Die Spannung ist ja oben und unten gleich.
Q von oben ist dann Qges - Q2
Muss ich für die Spannung die Kapazität in Farad umrechnen?
1[ Farad] = 1 [As] / 1 [V]
kannst einfach mit Farad rechnen, das passt dann auch. Kommt Volt raus.
Ja, das kommt mir auch plausibel vor. Die Spannung erzeugt einen tüchtigen Funken, wenn man den Kondensator kurzschliesst. Ist aber beim Anfassen unproblematisch, weil die Spannung gleich zusammenbricht.
Als Q Gesamt habe ich jetzt 0.00080024 As
Kann das denn sein das die Gesamtladung so klein ist?
Ja das ist ok. Ich habe jetzt etwas den Überblick verloren, sorry. Die Gesamtladung, das Qges muss die Summe der Einzelladungen sein. Qges = Q2 + QOben.
Sind die 0.00080024 As den jetzt richtig weil du mich jetzt irgendwie verwirrt hast mit den ganzen unterschiedlichen Formeln?
Ohje, sorry, sitze in der Stadtbahn und kann jetzt nichts nachrechnen.
Könntest du mir den wenn du die Zeit hast für die C) eine neue Antwort posten wo das alles etwas besser aufgeschrieben ist (damit ich auch alles nachvollziehen kann)?
Vielen Dank
Also die 1200 Volt gestern waren erstmal falsch.
Gesamtkapazität ist doch 1,667 uF
U = Qges / Cges =
= 0.0002 As / 1.667*10^-6 F
= 120 As/As * V
= 120V
3)
1 Farad = 1As/V
Qunten = Q2 = C2 * U
= 1 * 10^-6 F * 120 V =
= 0,00012 As/V * V
= 0,00012 As
Qoben = Qges - Q2 = 0.0002 As - 0.00012 As
= 0.00008As
Oder auch
Qoben = Coben * U
= 0,667 * 10^-6 *120 V
Ist auch 0.00008 As
Ist denn jetzt das von gestern alles falsch gewesen?
Das von mir offensichtlich, die eine Null fehlte. Statt 1200 V sind es 120V
Danke für die ausführliche Antwort,
Ich habe noch eine Frage zu d)
Warum ist C2 davon betroffen wenn C2 ausfällt?
Das sich die Gesamtkapazität verändert habe ich verstanden
Sag mal wie heißt der letzte Satz,
"wie verändert sich die Kapazität des im Netzwerk "
Da fehlt doch was oder.
Generell ist es so, dass der Kurzschluss in C3 auch C4 total unwirksam werden lässt. So als ob c3 und c4 nicht da wären und stattdessen ein normaler Draht von C1 nach rechts geht.
Cges ist dann 2uF
Beim letzten Satz steht sinngemäß
Wie verändert sich die Kapazität durch den Wegfall des Kondensators
Was ich jetzt immer noch verstanden habe wieso C2 von C3 beeinflusst wird was die Kapazität angeht
Die Schaltung habe ich an sich verstanden
C2 wird doch gar nicht beeinflusst, ist weiterhin 1uF. Wieso denkst Du, dass C2 sich verändert?
Weil die Aufgabenstellung R von C2 angibt
Aber von meinem Physikalischen Verständnis ist aber eigentlich nur die Parallelschaltung C3 und C4 betroffen
Ah, das sehe ich erst jetzt RC2 = Null.
Ich denke echt das ist ein Fehler und soll RC3 = 0 heißen.
Gilt das mit C ges=2uF denn immer noch oder ändert sich da was mit der Aufgabenstellung?
Doch das stimmt. Zwei parallele Kondensatoren mit je 1uF ergibt 2uF.
Bei d) sind jetzt also nur C1 und C2 noch vorhanden?
Ja, da der C3 einen Kurzschluss hatt, verhält er sich wie normaler Draht. Der Strom sucht sich den Weg mit dem kleinsten Widerstand. C4 ist quasi aussen vor, da fliesst kein Strom mehr durch. Und damit sind nur noch C1 und C2 da..
Danke dir für deine schnelle Antwort
Für die Reihenschaltung von C3 und C4 zu C1 setzte ich doch einfach die 2 uF ein
2 uF+1/1uF also insgesamt 3 uF für die Reihenschaltung?