Aufladung und Entladung eines Kondensator - Spannung-Zeit-Verlauf

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In diesem Video geht es um die Aufladung und Entladung eines Plattenkondensators. Wir sehen einen offenen Stromkreis, mit einer Spannungsquelle, einem Plattenkondensator und zwei Widerständen. Der Schalter links ist zunächst offen. Auf dem Kondensator befinden sich gleich viele positive wie negative Ladungen. Dann schließen wir den Schalter so, dass die linke Platte des Plattenkondensators mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden ist und die rechte Platte mit dem Pluspol. Der Minuspol drückt negative Ladungen auf die linke Platte und der Pluspol saugt negative Ladungen von der rechten Platte ab. Die Aufladung bzw. der Elektronenfluss wird durch einen Widerstand gehemmt. Am Anfang geht die Aufladung der linken Platte noch sehr leicht, da die linke Platte kaum negativ geladen ist und die dazukommenden negativen Ladungen nur geringfügig abstößt. Dadurch wächst die elektrische Spannung zwischen den beiden Platten schnell an. Doch je mehr negative Ladungen auf die linke Platte gedrückt werden, umso stärker ist die abstoßende Kraft und umso schwerer ist es für die Spannungsquelle, weitere negative Ladungen auf die linke Platte zu drücken. Dieses erkennt man im Spannungs-Zeit-Diagramm. Zu Beginn ist die Steigung des Grafen relativ steil und verflacht dann mit der Zeit. Nun legen wir den Schalter um, sodass sich die linke Platte des Plattenkondensators mit der rechten Platte verbunden ist. Nun zieht die positiv geladene rechte Platte negative Ladungen von der linken Platte an. Zu Beginn fließen die negativen Ladungen sehr schnell zur positiv geladenen Platte, da die negativen Ladungen von der linken Platte noch stark abgestoßen und von der rechten Platte, zu Beginn noch stark angezogen werden. Das bedeutet, das zu Beginn die elektrische Spannung zwischen den beiden Platten noch relativ hoch ist. Je mehr negative Ladungen von der linken Platte auf die rechte fließen, umso schwächer sind die beiden Platten geladen und umso langsamer fließen die negativen Ladungen. Dieses erkennt man im Spannungs-Zeit-Diagramm. Zu Beginn ist die Steigung des Grafen relativ steil und verflacht dann mit der Zeit. Bei der Auswertung des Spannungsverlaufs stellt man fest, dass es sich bei der Aufladekurve um ein sogenanntes beschränktes Wachstum handelt. Mithilfe folgender Formel kann man die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit berechnen. Man erkennt, dass die Spannung U (t) von der Spannung der Spannungsquelle U (Dach), von der Zeit t, dem Widerstand R und der Kapazität C des Plattenkondensators abhängt. Bei der Entladekurve stellt man fest, dass die Spannung sich immer wieder nach einer bestimmten Zeit halbiert. Da der Spannungsverlauf bei der Entladung eine feste Halbwertszeit besitzt, ist die Funktion eine Exponentialfunktion. Mithilfe folgender Formel kann man die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit berechnen. Man erkennt, dass die Spannung U (t) von der Maximalspannung am Kondensator U (Dach), von der Zeit t, dem Widerstand R und der Kapazität C des Plattenkondensators abhängt.
12 ماه پیش در تاریخ 1402/05/21 منتشر شده است.
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