Laden eines Kondensators
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A) Grundidee einer Simulationsrechnung.
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1) Irgendwo muss man anfangen! |
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Ein Kondensator C ist über einen Widerstand R an einer
Spannungsquelle Uq angeschlossen. |
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2) Wie geht das ? |
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Wie schnell der Kondensator geladen wird, hängt sicher von seiner
Kapazität C und der Größe des Widerstand R ab. Diese Frage wollen wir zu lösen versuchen. |
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3) Um die Ecke gedacht
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Die Anordnung und das Zusammenspiel der einzelnen Elemente im Stromkreis kann man auch anders betrachten. |
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Versuche die Idee der nebenstehenden Animation
mit eigenen Worten auszudrücken. |
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Ein Beispiel: |
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4) Die Startbedingungen
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Welchen Betrag haben folgende Größen, bevor der Schalter geschlossen wird?
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5) Schrittweise geht's voran
...... |
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Sicher hast Du gemerkt, dass sich all diese
Größen im Laufe der Zeit verändern! Dabei gehen wir davon aus, dass sich während eines kleinen Zeitintervalls dt die Größen nicht sehr stark ändern. |
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Berechne folgende Größen:
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6) Einer geht noch ! |
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Die wirksame Ausgangsspannung am Ende der 1. Millisekunde
soll nun Ausgangspunkt für den Ladevorgang in der 2. Millisekunde
sein. Berechen alle Werte aus 5) neu für das
Zeitintervall von der 1. bis 2. Millisekunde. |
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=> Wie es dann weitergeht, dürfte jetzt klar
sein: |
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7) Routineaufgaben sind etwas für den Computer! |
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Für stets wiederkehrende, gleiche Rechenaufgaben sind
wir uns zu schade! Man kann die oben entwickelte Idee prima in einem Modellbildungssystem
einmal simulieren. Lade hier das Programm "Kondensator" herunter und arbeite damit. |
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B) Arbeiten mit dem Kondensatorprogramm.
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1) Belasse zunächst die
voreingestellten Werte. |
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2) Die Kapazität und der
Widerstand werden geändert. Versuche auch andere Kapazitätswerte und
Widerstände. |
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3) Auch Entladen geht!
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4) Darf es noch etwas mehr Theorie sein? | |
Wenn Du den neuen Dorn-Bader als
Physikbuch hast, sieh' Dir doch mal die Seite 24 und 25 an! Ich bin sicher, der Gedankengang wird dir vertraut vorkommen! Etwas mathematisch exakter ist der Exkurs auf S. 25 |
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C) Grau ist alle Theorie! |
Wir sollten unsere Überlegungen auch
einmal in einem Experiment nachprüfen. |