Schulprojekt:Prototypenbau/Elektronik/Kondensatorladung

Kondensatorladung

Kondensator Ladevorgang

${U}_{c}\mathrm {\colon } ={U}_{0}\cdot \left(1-{e}^{-{\frac {t}{R\cdot C}}}\right)$ $\tau \mathrm {\colon } =R\cdot C$ Uo = Ladespannung Uc = Spannung am Kondensator τ(tau) = Zeitkonstante C = Kapazität R = Widerstand im Stromkreis t = Zeit, Dauer e = Eulersche Zahl (e = 2,718....) Kondensator gilt nach 5τ als geladen.

Spannung am Kondensator in Abhängigkeit von der Zeit

Beispiel: $k\Omega \mathrm {\colon } =1000\Omega$ , ${\mathit {\mathrm {\mu } F}}\mathrm {\colon } =0.000001F$ ,${\mathit {nF}}\mathrm {\colon } =0.000000001F$ ${U}_{0}\mathrm {\colon } =10V$, $R\mathrm {\colon } =5k\Omega$ , $C\mathrm {\colon } =100{\mathit {\mathrm {\mu } F}}$ $t\mathrm {\colon } =0.1s\left(0\dots 30\right)$ $\tau \mathrm {\colon } =R\cdot C={\text{0.5000}}s$ ,$5\cdot \tau ={\text{2.500}}s$ ${U}_{c}\mathrm {\colon } ={U}_{0}\cdot \left(1-{e}^{-{\frac {t}{R\cdot C}}}\right)$ ${\mathit {plotxy}}\left(t,{U}_{c}\right)$

Strom durch den Kondensator in Abhängigkeit von der Zeit

${i}_{C}\mathrm {\colon } ={\frac {{U}_{0}}{R}}\cdot {e}^{-{\frac {t}{R\cdot C}}}$ ${\mathit {plotxy}}\left(t,{i}_{C}\right)$

Zeitberechnungen

Z.B. Wann erreicht ${U}_{c}\mathrm {\colon } =7V$

Umwandeln der Formel

${U}_{c}\mathrm {\colon } ={U}_{0}\cdot \left(1-{e}^{-{\frac {t}{R\cdot C}}}\right)$

$t\mathrm {\colon } =-R\cdot C\cdot \ln \left(1-{\frac {{U}_{c}}{{U}_{0}}}\right)={\text{0.6020}}s$

Z.B. Wann erreicht ${i}_{c}\mathrm {\colon } =0.6{\mathit {mA}}$

Umwandeln der Formel

${i}_{C}\mathrm {\colon } ={\frac {{U}_{0}}{R}}\cdot {e}^{-{\frac {t}{R\cdot C}}}$

$t\mathrm {\colon } =-\ln \left({\frac {{i}_{c}\cdot R}{{U}_{0}}}\right)\cdot R\cdot C={\text{0.6020}}s$

Aufgabe Prototypenbau