Änderung der Stromstärke mit Widerstand berechnen?

Let's hit off everybody, later days👋

Es geht mal wieder um unseren beliebten Kondensator. Leider bezieht sich unsere Frage auf die allerletzte Teilaufgabe d), so daß ich zum Verständnis nochmal die komplette Aufgabenstellung posten muss.

Ein Kondensator mit 10 µF wird auf eine Spannung von 150 V aufgeladen.

a) Welche Energie E ist im elektrischen Feld des Kondensators gespeichert? Welche Ladung Q befindet sich an den Kondensatorplatten?

b) Wie groß mussten die Flächen der Platten des Plattenkondensators sein, wenn sie einen Abstand von d = 5 mm besitzen?

c) Nun wird der aufgeladene Kondensator uber einen Widerstand ¨ R entladen. Wie groß ist der Widerstand R, wenn die Spannung U innerhalb von t = 8 ms auf 30 % absinkt?

d) Auf welchen Wert ist die Stromst¨arke I innerhalb dieser 8 ms abgesunken?

a) haben wir schon gelöst. ist E = 1/2 C * U² = 1/2 * (10*10^-6 F) * (150 V²) = 0,1125 J. Die Ladung ist Q = C * U = 10 * 10^-6 F * 150 V = 1,5 * 10^-3 C.

bei der b) ist die Fläche (C*d)/ε0 = 5649,72 m²

jetzt zur c) die Spannung wird mit der Formel für Entladung am Kondensator berechnet . Also U (t) = U_0 * e^(-t/RC), wobei U(t) = 0,3 U0 ist. Dann die ganze Schose nach R umgestellt ist R = -t/ln(0,3)C = 664,46 Ohm.

So jetzt zur gesuchten d). Wir haben uns überlegt die Formel für die Entladung am Kondensator zu verwenden, diesmal für den Strom

So, jetzt aber das Problem'sche. Da steht ja I (t) = I0 * e^(-t/RC).

Wir haben jetzt nur für R das R berechnet nach der Senkung auf 8ms, nämlich 664,46 Ohm (siehe Aufgabenteil c). Das können wir ja jetzt schlecht in die Formel für I(t) einsetzen. 664,46 Ohm ist ja der WIderstand nach 8ms. Die Formel spielt aber zu Beginn der Geschichte, also als die Spannung noch nicht abgesunken war.

Anderseits ist ja jetzt auch kein R anderes R gegeben. WIr haben jetzt einfach mal für t = 0,008 s und für C = 10 µF aus der Aufgabenstellung eingesetzt und an Ermangelung an Alternative für R= 664,46 Ohm.

Dann steht da I (t) = I0 * e^(-t/RC). = I (0,008) = I0 * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F). Rechnet man I0 * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F aus, steht dort exakt. 0,3 * I0 Ist dann aber noch das große Fragezeichen mit dem I0.

Eine Kommilitonin kam auf die Idee jetzt nach I0 aufzulösen, aber dann verschwindet das I(t)

Demnach wäre I (0,008s) = I0 * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F). Da e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F) genau 0,3 entspricht würde dann stehen

I (0,008 s) =I0 * 0,3

Sie rechnet jetzt aber 0,3 = e^(....) * I0. Da aber die e-Funktion 0,3 ist, würde das heißen 0,3 = I0 * 0,3 und das ist Quatsch.

Eien andere Möglichkeint wäre I durch U/R zu ersetzen.

Also U/R * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F)

Dann wäre I (0,008) = 150 V / 664,46 Ohm * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F) = 0,06 A.

Da ist aber wieder das Problem dass wir ja das R verwenden nach 8 ms, was es zum Zeitpunkt I0 ja noch gar nicht gab.

Was stimmt denn nun?

Bild zum Beitrag
I0 = 0,3/e^-(0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F) = 50811,56 A 50%
Was ganz anderes... 50%
I(t) = I0 * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F) => I (t) = 0,3 * I(0) 0%
I(t) = U/(66,46 Ohm) * e^(-0,008/664,46 Ohm*10*10-6 F) 0%
Strom, Energie, Uri, Elektrotechnik, Spannung, Elektrizität, Kondensator, Physiker, Widerstand, elektrisches Feld
Resonazfrequenz mit Eigenfrequenz von außen anregen?

Tuturuuu 👋🏾

Wenn ein Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz von f = 100 HZ mit einer Eigenfrequenz von f = 100 Hz von außen angeregt wird, erhöht sich dann die Frequenz des Schwingkreises auf 200 Hz ?

Konkret geht es darum

Ein R-C-L-Schwingkreis besteht aus einer Induktivität mit L = 40 mH und einem Widerstand mit R = 10Ω. Der Schwingkreis besitzt eine Resonanzfrequenz von f = 100 Hz.

a) Berechnen Sie die Kapazität C.

b) Nun wird dieser Schwingkreis mit der Eigenfrequenz von f = 100 Hz von außen angeregt. Berechnen sie sowohl den kapazitiven als auch den induktiven Widerstand und den Betrag der Impedanz Z dieses Schwingkreises.

Die a) haben wir mittlerweile hingekriegt (Da hatte ich die Tage ja auch schon mal ne Frag' dazu hier gepostet). Da haben wir jetzt einfach die Thomschon'se Schwingungsgleichung genommen und nach C umgestellt.

So, jetzt zum Wesentlichen. Bei der b) brauch man ja den kapzitären und induktiven Widerstand.

Soll icke da jetzt bei 1/ 2πf C für das die Frequenz f = 100 Hz nehmen oder ist die Frequenz jetzt schon auf f = 200 H erhöht, weil der Schwingkreis nochmal mit 'ner Eigenfrequenz von f = 100 Hz von außen angeregt wird??

Wenn ich f = 100 Hz nehme kommt 8π raus.
Für f = 200 Hz kommt 4π raus.

Dasselbe Spielchen gilt für den induktiven WIderstand

R = 2 π f L.

Für f = 100 kommt hier wieder 8 π raus.
Nimmt man f = 200 Hz sind wir bei 16 π.

Setzt man das dann in dei Formel für die Impedanz an kommt je nach f = 100 Hz oder f = 200 Hz entweder 10 Ohm oder 39 Ohm raus.

Ich bin jetzt nicht sicher ob sich die Frequenz durch das Anregen von Außen nochmal erhöht oder nicht.

Vorteil bei f = 100 Hz wäre das eben eine schöne runde Zahl rauskommt (10 Ohm).
Nachteil widerum wäre, dass das dersselbe Wert wie der gegebene Widerstand wäre und das einige ja schon im anderen Thröt supsket fanden.

Für f = 200 Hz widerum spreche, dass für den kapazitiven Widerstand 4 π und den induktiven WIderstand 16 π rauskommt, wobei 4 π ziemlich nah an dem ursprünglichen 2 π aus dem Schwingkreis liegt.

Kommilitonen sind sich auch uneinig. Einige rechnenmit f = 100 Hz weiter, andere verwenden f = 200 Hz.

Was meint ihr?

Liebe Grüße,

Helmut Kohl,
Bundeskanzler a.D.
(Name geändert)

Bild zum Beitrag
Ohne meinen Anwalt sag ich nichts! 50%
f = 100 Hz 38%
Keins, von beiden sondern... 13%
f = 200 Hz 0%
Mathematik, rechnen, Elektrotechnik, Akustik, Formel, Physik, Widerstand, anregen, Frequenz, Kapazität, Resonanz, Induktivität, Schwingkreis
Energieerhaltung bei einer idealen erzwungenen Schwingung?

Angenommen, wir haben ein Federpendel ohne Wärmeverlust. Nun stellen wir die Frequenz des Erregers deutlich höher ein als die Eigenfrequenz des Oszillators, so dass der Oszillator mit der Frequenz des Erregers schwingt, aber mit einer sehr kleinen Amplitude. Die Energie einer mechanischen Welle sollte proportional zur Amplitude und proportional zur Frequenz sein.

Der Erreger hat eine konstante Amplitude und durch die Erhöhung der Kreisfrequenz wird mehr Energie in das System gepumpt, aber wenn nun der Oszillator in diesem Fall eine geringere Amplitude erhält, wo ist dann die Energie verloren gegangen oder ist sie nur beim Erreger selbst geblieben, weil sie einfach nicht übertragen wurde? Wenn wir die Frequenz in diesem Fall langsam absenken und uns dem Resonanzfall nähern, können wir uns dann vorstellen, dass sich die Energie vom Erreger zum Oszillator verlagert hat? Das würde dann bedeuten, dass die Übertragung im Resonanzfall maximal ist, der Oszillator bekommt die maximal mögliche Energie übertragen... was im Umkehrschluss bedeutet, dass der Erreger im Resonanzfall die meiste Energie verliert? Wenn ich mir das mit einem Motor vorstelle, braucht der Motor im Resonanzfall die meiste Leistung, weil es der "schwierigste" fall ist? Immerhin wird im Resonanzfall relativ von allen Möglichkeiten die meiste Energie auf den Oszillator übertragen.

Energie, Licht, Elektrotechnik, Wellen, Formel, Mechanik, Physik, Physiker, Quantenphysik, Schwingungen, Frequenz, Elektronen, Wellenlänge
Geschwidnigkeit von Elektronen im Elektronenstrahl?

Fatto diretto al punto (Ich komme direkt zum Punkt, wie der Italiener sagen würde).

Ein zylinderförmiger Elektronenstrahl hat einen Durchmesser von 0.5 mm. Der Strahl enthält 2 × 10^8 Elektronen pro Kubikmillimeter. Die Energie der Elektronen beträgt 0.3 keV.

a) Wie schnell sind die Elektronen im Elektronenstrahl?

b) Berechnen Sie den elektrischen Strom.

c) Der Elektronenstrahl durchläuft ein transversales magnetisches Feld von 2 Tesla. Berechnen Sie den Krümmungsradius der Kreisbahn im Magnetfeld.

Jensek81'scher Ansatz

a) E_kin = 1/2 m v²

Umformen zu v = Wurzel (2 E / m)

E = 0,3keV = 0,3 * 10³ * (1,6022*10^-19)

m = 9,11*10^-31 kg

Einsetzen: v = Wurzel (2 E / m) = v = Wurzel (2 * 0,3 * 10^-3 / (9,11*10^-31 kg))

= 10272468,08 m/s

b) Stromstärke Elektronenstrahl

I = n * e * A * v

n = Dichte = 2 * 10^-8 e/cm³ = 2*10^-14 e/m³

e = 1,6022 * 10^-19 C

A = π r², wobei d = 2 * r (da Zylinder) =>> 0,5 mm = 2 * r => r = 0,25 mm = 0,00025 m

V = 10272468,08 m/s (aus vorheriger Aufgabe)

Einsetzen: I = n * e * A * v = 2 * 10^-14 e/m³ * 1,6022 * 10^-19 C * π * (0,0025m)² * 10272468,08 m/s

= 6,46 * 10^-5 A

c) r = (mv)/(e*B)

= (9,11*10-31 kg * 10272468,08 m/s) / (1,6022*^10^-29 * 2 T) = 2,92*10^-5 m

Stimmt das so? Insbesodnere die 10272468,08 m/s erscheinen mir doch sehr skrupellos...

Bewegung, Geschwindigkeit, Energie, rechnen, Kraft, Elektrotechnik, Beschleunigung, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physik, elektrisches Feld, Kinematik
Mehrere Buggs bei verschiedenen Geräten?

Also ich hab gestern zwei Fragen bezüglich meiner Anwedung von Elektronischen Geräten gestellt es konnte festgestellt werden das, dass ständig herunterladen und wieder deinstallieren von Apps sowie sein Gerät manchmal zu lange am Stecker lassen oder nicht fertig aufladen in einem Jahr nicht zu signifikanten Schäden führt vorallem nicht zu Buggs innerhalb von spezifischen Anwendungen, dazu ist auch noch zu sagen das meine Geräte kein Wassereindrung erfahren haben und nur mein Smartphone dreimal wirklich runtergefallen ist aber auch nicht so das Schäden erkennbar waren. Es treten aber trotzdem verschiedene Probleme und Buggs bei all meinen Geräten auf unter Berücksichtigung der Bitte in einem Kommentar werden diese nun einmal grob aufgelistet, damit sie sich ein besseres Bild davon machen können und mir sagen können was da los ist.

Mein Smartphone (Googel Pixel; Alter seid in Betriebnahme: ca. 1 Jahr): keine Probleme mit dem Akku, läd relativ normal, eine volle Akkuladung (0%-100%) dauert ca. 2 Stunden, keine Entladung, die Entladungvon 1% bei Betrieb dauert ca. 10 Minuten, die Fotos die ich mache sind nach dem Zufallsprinzip in eine Richtung gekippt, bei YouTube kann ich machmal nicht mehr hochscrollen sondern nur runterscrollen und dann zufällig wieder hochscrollen, bei mehreren Apps löscht sich sporadisch die Eingabe meines Textes das betrifft vorallem Messenger (WhatsApp, Discord, sonstige Spiele mit internen Chatfunktionen) Apps bei denen du ein Textfeld hast bevor du eine Nachricht abschickst, Nachrichten stehen manchmal komplett durcheinander da und stehen erst nach mehrmaligem neuladen wieder in der richtigen Reihenfolge da, manchmal funktionierten spezielle Anwendungen mittlerweile fast aller Apps nicht so das sie irgendwie festhängen und sich in ihrer Erscheinung auf dem Bildschirm wiederholen.

Mein Laptop (HP; Alter seid in Betriebnahme: ca. 1,5 Jahre; Standardbrowser Edge): keine Probleme mit dem Akku, YouTube hat die Videos zum Beispiel mal nur bis zu Minute 5 geladen ab da ging es nicht mehr du könntest skippen und zu einem anderen Zeitpunkt wieder weiterschauen aber das ging dann auch nur für 1 Minute, in Discord hatte ich vor ein paar Monate das Problem das ich keine Bilder hochladen konnte und auch sporadisch keine runterladen konnte, der Bildschirm wird manchmal hellgrau (nicht Schwarz, er leuchtet noch) geht nur weg wenn du neustartest, die Tastaturen verändern sich manchmal a ist plötzlich b, r ist gr, g ist noch nichts etc. behebt sich beim neustarten nur wenn der Akku des Laptops leer ist, zufällige Dateien lassen sich nicht löschen, Word bleibt manchmal bei einem Zeichen hängen (wiederholt ihn immer wieder) obwohl die Taste nicht gedrückt ist.

Diese Buggs treten sporadisch für ein/zwei Wochen mit relativer Häufigkeit oder dauerhaft auf, konzentrieren sich nur auf einen speziellen Bugg in einer App und verschwinden dann wieder ohne das ich etwas anders gemacht habe. Die Buggs auf meinem Laptop korrelieren bei ihrem Auftretungazeitraum nicht mit den Buggs auf meinem Smartphone und sind auch immer unterschiedlich (die Buggs auf meinem Laptop treten nicht auf meinem Smartphone auf und umgekehrt), die Probleme treten auch unabhängig der Fritz-Box und des Internetanbieters auf (Das Internet ist dabei auch noch relativ gut), bei allen mit den jeweiligen Fritzboxen verbundenen Geräte von Familie und Freunden treten keine Probleme auf.

Smartphone, Elektronik, IT, programmieren, Elektrotechnik, Laptop

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