Die Mathe-Redaktion - 05.12.2019 15:32 - Registrieren/Login
Auswahl
ListenpunktHome
ListenpunktAktuell und Interessant ai
ListenpunktArtikelübersicht/-suche
ListenpunktAlle Links / Mathe-Links
ListenpunktFach- & Sachbücher
ListenpunktMitglieder / Karte / Top 15
ListenpunktRegistrieren/Login
ListenpunktArbeitsgruppen
Listenpunkt? im neuen Schwätz
ListenpunktWerde Mathe-Millionär!
ListenpunktFormeleditor fedgeo
Schwarzes Brett
Aktion im Forum
Suche
Stichwortsuche in Artikeln und Links von Matheplanet
Suchen im Forum
Suchtipps

Bücher
Englische Bücher
Software
Suchbegriffe:
Mathematik bei amazon
Naturwissenschaft & Technik
In Partnerschaft mit Amazon.de
Kontakt
Mail an Matroid
[Keine Übungsaufgaben!]
Impressum

Bitte beachten Sie unsere Nutzungsbedingungen, die Distanzierung, unsere Datenschutzerklärung und
die Forumregeln.

Sie können Mitglied werden. Mitglieder können den Matheplanet-Newsletter bestellen, der etwa alle 2 Monate erscheint.

Der Newsletter Okt. 2017

Für Mitglieder
Mathematisch für Anfänger
Wer ist Online
Aktuell sind 861 Gäste und 17 Mitglieder online.

Sie können Mitglied werden:
Klick hier.

Über Matheplanet
 
Zum letzten Themenfilter: Themenfilter:
Matroids Matheplanet Forum Index
Moderiert von Berufspenner Ueli rlk MontyPythagoras
Ingenieurwesen » Elektrotechnik » Spannung an einem über einen Widerstand geladenen Kondensator: Warum bis 3,5V?
Druckversion
Druckversion
Autor
Universität/Hochschule J Spannung an einem über einen Widerstand geladenen Kondensator: Warum bis 3,5V?
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2019-11-08 23:11


Hallo,

wir sollten die Spannung an einem Kondensator über einen Ohmschen Widerstand messen und Wertepaare für Aufladezeit und Spannung am Kondensator ermitteln.

Diese Messungen sollen durchgeführt werden bis wir für die Spannung am Kondensator mindestens  3,5 Volt messen.

Jetzt sollen wir begründen, warum wir bis zu dieser Spannung messen sollen. Kann mir jemand mit dieser Begründung helfen?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
wladimir_1989
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 23.12.2014
Mitteilungen: 1242
Aus: Freiburg
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2019-11-08 23:20


Hallo la101,

wenn ich dich richtig verstehe, habt ihr in regelmäßigen Zeitabständen die Spannung am Kondensator gemessen, bis sie 3,5 V erreicht hat? Falls dem so ist, ist 3,5 V vermutlich die Spannung, die von der Spannungsquelle bereitgestellt wird. Das ist dann natürlich auch die Spannung, die am Kondensator maximal anliegen kann.


lg Wladimir



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
rlk
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 16.03.2007
Mitteilungen: 10590
Aus: Wien
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, eingetragen 2019-11-08 23:21


Hallo la101,
kannst Du den Aufbau des Experiments genauer beschreiben? Wie groß war die Spannung der Quelle, mit der ihr den Kondensator aufgeladen habt?

Servus,
Roland

[Die Antwort wurde vor Beitrag No.1 begonnen.]

[Verschoben aus Forum 'Technische Informatik' in Forum 'Elektrotechnik' von rlk]



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-09 18:17


Hier ist der Aufbau der Schaltung:



Und wie wladimir_1989 schon richtig vermutet hat: Wir mussten in regelmäßigen Zeitabständen (10s) die Spannung am Kondensator ablesen und notieren, bis wir mindestens  3,5 Volt messen. Dadurch hatten wir Wertepaare für Aufladezeit und Spannung am Kondensator, mit denen wir eine Aufladekurve des Kondensators zeichnen sollten.

Die Spannungsversorgung sollte auf den maximalen Wert eingestellt werden. In diesem Fall ist es etwas mehr als 5V. (5,3V - 5,6V).

Und wir sollen also jetzt Begründen, warum wir ausgerechnet  mindestens bis zu dieser Spannung (3,5V) messen sollen.

Hat das irgendwas mit der e-Funktion der Aufladung eines Kondensators und der Halbwertzeit zu tun? Wenn ja welcher Zusammenhang besteht?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, eingetragen 2019-11-09 19:04


Hallo

Jetzt kannst du das mit regression lösen, deswegen braucht st du nicht bis zur Obergrenze gehen, so ist das gemeint denke ich.

Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-10 20:51


2019-11-09 19:04 - Caban in Beitrag No. 4 schreibt:
Hallo

Jetzt kannst du das mit regression lösen, deswegen braucht st du nicht bis zur Obergrenze gehen, so ist das gemeint denke ich.

Gruß Caban


Kannst du ein Beispiel geben?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, eingetragen 2019-11-10 22:39


fed-Code einblenden
Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Berufspenner
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 13.11.2003
Mitteilungen: 3223
Aus: Hamburg, z.Zt. Hannover
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, eingetragen 2019-11-11 13:37


Moin

Meiner Meinung nach ist in dem gesamten Thread bisher noch keine physikalische Begründung für die Messung genannt worden. Der Widerstand R und der Kondensator mit der Kapazität C bilden ein RC-Glied. Das Produkt aus R un C hat die Dimension Zeit: <math>\tau = R\cdot C</math>. Dabei ist <math>\tau</math> die Zeitkonstante des RC-Glieds. Wie du sicher schon gelernt hast, gilt für die Spannung am Kondensator beim Aufladen <math>U_C(t) = U_0 \cdot (1 - e^{-t/R\cdot C})</math>, wobei <math>U_0</math> die Spannung der Spannungsquelle ist. Wie ihr leicht nachprüfen könnt, ist nach einer Zeit <math>t = 1\cdot \tau</math> der Kondensator zu ca. 63,6% und nach <math>t = 5\cdot \tau</math> zu etwa 99,3% geladen. Um also aus euren Messpunkten die Zeitkonstante ableiten zu können, müsst ihr mindestens über die Dauer der Zeitkonstante messen. Natürlich kennt ihr die Zeitkonstante nicht, wenn ihr die Messung noch durchführt. Aber ihr könnt mit der Formel der Kondensatorspannung (siehe oben) angeben, welche Spannung der Kondensator aufgebaut haben muss nach der Zeit <math>\tau</math>. Wenn die Spannungsquelle etwa 5,6V liefert, dann ist bei einer Kondensatorspannung von <math>U_c(t) = 5,6V \cdot (1 - e^{-1}) \approx 5,6V \cdot 0,636 \approx  3,54V</math> genau die Zeit <math>\tau</math> vergangen.


-----------------
Grenzen sind zum Überwinden da



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 01:00


Danke. Wie kann ich nun aus den gemessenen Messwerten und der Spannungskurve die Kapazität des Kondensators berechnen?

Das sind die Messwerte:

t (s)   0  10   20   30  40   50   60   70   80   90  100
U (V)   0 0,43 0,86 1,2 1,53 1,84 2,11 2,35 2,58 2,78 2,96

t (s) 110   120  130  140  150 160
U (V) 3,12 3,28 3,41 3,54 3,68 3,76




  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
lula
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 17.12.2007
Mitteilungen: 11048
Aus: Sankt Augustin NRW
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, eingetragen 2019-11-17 02:58


Hallo
a) für einen guten Wert benutzt du direkt die Zeit bei 3,54V=a*t
genauer berechne ln(1-U(t)/5,54V) in deiner Zeittabelle, dann bestimme die Ausgleichsgerade und ihre Steigung a.
Gruß lula


-----------------
Mein Leben ist zwar recht teuer,  aber dafür bekomm ich jedes Jahr umsonst eine Reise einmal um die Sonne



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.10, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 16:47


2019-11-17 02:58 - lula in Beitrag No. 9 schreibt:
Hallo
a) für einen guten Wert benutzt du direkt die Zeit bei 3,54V=a*t
genauer berechne ln(1-U(t)5,54V) in deiner Zeittabelle, dann bestimme die Ausgleichsgerade und ihre Steigung a.
Gruß lula

Ich habe mit einem online-Rechner die Ausgleichgerade gefunden.

f(x) = 0,022777 * x + 0,497255

Ich verstehe nicht wie ich nun zur Kapazität des Kondensators kommen soll...

Gibt es auch einen Weg die Aufladekurve des Kondensators zu nutzen, um die Kapazität des Kondensator zu finden?





  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.11, eingetragen 2019-11-17 16:56


Hallo

Über die Spannungen und dem Ohmschen Widerstand, kannst du die Stromstefunktion berechnen. Integriere diese Funktion von 0 bis unendlich.
Damit erhälst du die Gesamtladung, diese musst du dann durch die Maximalspannung dividieren.

Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.12, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 17:29


2019-11-17 16:56 - Caban in Beitrag No. 11 schreibt:
Hallo

Über die Spannungen und dem Ohmschen Widerstand, kannst du die Stromstefunktion berechnen. Integriere diese Funktion von 0 bis unendlich.
Damit erhälst du die Gesamtladung, diese musst du dann durch die Maximalspannung dividieren.

Gruß Caban

Integriert ergibt es F(x)=0.0113885x^2+0.497255x. Es divergiert. Soll das also die Gesamtlading sein? Und wie mache ich genau weiter?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.13, eingetragen 2019-11-17 19:24


fed-Code einblenden



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.14, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 19:52


2019-11-17 19:24 - Caban in Beitrag No. 13 schreibt:
fed-Code einblenden

Achso... Und wie kriege ich nun die Unbekannten?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.15, eingetragen 2019-11-17 20:30


Hallo

Das a ist der Anstieg deiner Geraden.

Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.16, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 21:29


2019-11-17 20:30 - Caban in Beitrag No. 15 schreibt:
Hallo

Das a ist der Anstieg deiner Geraden.

Gruß Caban

Ich glaube ich mache es mir einfach viel zu kompliziert... Beschäftige mich schon seit zwei Tagen damit. Könntest du mir das an diesem Beispiel vollständig erklären? Sry, dass ich nerve.



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.17, eingetragen 2019-11-17 21:47


Hallo

Eine Sache ist noch wichtig, war der Widerstand gegeben?

Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
rlk
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 16.03.2007
Mitteilungen: 10590
Aus: Wien
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.18, eingetragen 2019-11-17 21:52


Hallo la101,
mit der von Berufspenner vorgeschlagenen Methode ist die Bestimmung der Zeitkonstanten $\tau=RC$ einfach.
2019-11-11 13:37 - Berufspenner in Beitrag No. 7 schreibt:
Wenn die Spannungsquelle etwa 5,6V liefert, dann ist bei einer Kondensatorspannung von <math>U_c(t) = 5\mathord,6V \cdot (1 - e^{-1}) \approx 5\mathord,6V \cdot 0\mathord,636 \approx 3\mathord,54V</math> genau die Zeit <math>\tau</math> vergangen.
In Deiner Messwerttabelle in Beitrag 8 wird bei $t=140~\mathrm{s}$ die Spannung $u=3.54~\mathrm{V}$ erreicht, welcher Wert ergibt sich daher für $\tau$? Wenn der Widerstand $R$ bekannt ist, kannst Du daraus die Kapazität $C$ berechnen.

Wie hast Du die in Beitrag 10 erwähnte Ausgleichsgerade bestimmt? Welche Bedeutung hat die Variable $x$? Die Kurve sieht zwar wie eine Aufladekurve aus, aber die Werte auf der x-Achse sind um einen Faktor 10 kleiner als die in der Tabelle.

Ich hoffe, das hilft Dir,
Roland

[Die Antwort wurde nach Beitrag No.16 begonnen.]



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.19, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 22:14


2019-11-17 21:47 - Caban in Beitrag No. 17 schreibt:
Hallo

Eine Sache ist noch wichtig, war der Widerstand gegeben?

Gruß Caban

Der Widerstand ist leider nicht gegeben.



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.20, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 22:22


2019-11-17 21:52 - rlk in Beitrag No. 18 schreibt:
Wie hast Du die in Beitrag 10 erwähnte Ausgleichsgerade bestimmt? Welche Bedeutung hat die Variable $x$? Die Kurve sieht zwar wie eine Aufladekurve aus, aber die Werte auf der x-Achse sind um einen Faktor 10 kleiner als die in der Tabelle.
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.16 begonnen.]

Ich habe den online-Rechner benutzt, den ich oben verlinkt habe. Ich bin davon ausgegangen, dass es richtig ist. Ist die variable $x$ nicht die Zeit?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.21, eingetragen 2019-11-17 22:46


fed-Code einblenden



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 03.02.2018
Mitteilungen: 20
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.22, vom Themenstarter, eingetragen 2019-11-17 22:56


2019-11-17 22:46 - Caban in Beitrag No. 21 schreibt:
fed-Code einblenden

Der Widerstand ist ja nicht gegeben. Wozu berechne ich a?



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
Caban
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 06.09.2018
Mitteilungen: 652
Aus: Brennpunkt einer Parabel
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.23, eingetragen 2019-11-17 23:07


Hallo

Ihr sollt die Ladekurve zeichnen, dazu brauchst du den Paramter a. Ich nehme stark an, dass ihr nach dem Widerstand fragen musstet, die wissentschaftlichen Mitarbeiter haben das sicher erwartet.

Gruß Caban



  Profil  Quote  Link auf diesen Beitrag Link
la101 hat die Antworten auf ihre/seine Frage gesehen.
Das Thema wurde von einem Senior oder Moderator abgehakt.
Neues Thema [Neues Thema]  Druckversion [Druckversion]

 


Wechsel in ein anderes Forum:
 Suchen    
 
All logos and trademarks in this site are property of their respective owner. The comments are property of their posters, all the rest © 2001-2019 by Matroids Matheplanet
This web site was made with PHP-Nuke, a web portal system written in PHP. PHP-Nuke is Free Software released under the GNU/GPL license.
Ich distanziere mich von rechtswidrigen oder anstößigen Inhalten, die sich trotz aufmerksamer Prüfung hinter hier verwendeten Links verbergen mögen.
Lesen Sie die Nutzungsbedingungen, die Distanzierung, die Datenschutzerklärung und das Impressum.
[Seitenanfang]