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 Betreff des Beitrags: Entladevorgang eines Kondesators
BeitragVerfasst: Di Dez 07, 2010 7:41 pm 
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Hi,
wir machen gerade ein Experiment zur Abhängigkeit der Entladestromstärke eines Kondensators von der Zeit.

Nun kommen wir bei Aufgabe 3 nicht weiter:
Bestimmen sie durch Auszählen der Flächenelemente unter den Entladungskurven die Ladungen, die der Kondensator bei der Entladung abgegeben hat.
Errechnen Sie die beiden Ladungen des Kondensators(mit Hilfe der Kapazität).

Hat jemand eine idee wie man an diese Aufgabe herangehen/lösen kann?
Über Hilfe wäre ich sehr dankbar!

Hier noch die (fast) Komplette Aufgabenstellung:
http://www.anne-augustum.de/walko/physi ... _spule.pdf

Lieben Gruß Mia


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BeitragVerfasst: Di Dez 07, 2010 8:30 pm 
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Hallo

Naja, es gilt doch

I(t)=dQ(t)/dt

Der Strom entspricht der zeitlichen Änderung der Ladung.

Also gilt auch:

Q(t)=int(I(t)*dt)

Das zeitliche Integral des Stromes ist die Ladung. Und das zeitliche Integral erhält man auch in dem man die Fläche unter der Stromkurve (Strom über Zeit aufgetragen) berechnet, zb. durch Kästchenzählen.

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: Di Dez 07, 2010 10:51 pm 
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Hey,
vielen dank für deine Antwort!

Wenn ich jetzt beispielsweise 45 kästchen ausgezählt habe, wie komme ich dann auf die Stromstärke?

Und noch etwas: Was können sie systematischen oder zufälligen Fehler bei diesem Experiment sein?

Grüße Mia


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BeitragVerfasst: Di Dez 07, 2010 11:38 pm 
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Zitat:
Wenn ich jetzt beispielsweise 45 kästchen ausgezählt habe, wie komme ich dann auf die Stromstärke?


Um auf die Stromstärke zu kommen musst du keine Kästchen zählen, du hast ja ein Diagramm gezeichnet, da kannst du sie ablesen. Wenn, dann bekommst du die Ladung aus der Anzahl der Kästchen. Wie viel Ladung aber jetzt eine Kästchen ist kommt darauf an, mit welchem Maßstab Strom und Zeit aufgetragen sind.

Zitat:
Und noch etwas: Was können sie systematischen oder zufälligen Fehler bei diesem Experiment sein?


Wie hast du denn Strom und Spannung gemessen und was hast du dabei vernachlässigt?

mfg Fritz

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: Mi Dez 08, 2010 7:58 am 
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Ich habe Strom mit einem Amperemeter gemessen und den Wiederstand der Kabel vernachlässigt..

Ich habe die Aufgaben jetzt einigermaßen lösen können!
Vielen Dank für die Hilfe!!
mfg Mia


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BeitragVerfasst: Mi Dez 08, 2010 12:20 pm 
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Hallo
Zitat:
Ich habe Strom mit einem Amperemeter gemessen und den Wiederstand der Kabel vernachlässigt..


Und den des Amperemeters. Außerdem den des Voltmeters. Und genau da liegt der (bekannte) systematische Fehler.

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 5:57 pm 
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Hallo Fritz,

ich bin jetzt doch noch an der 3. aufgabe hängen geblieben!
Ich habe eine Kurve von mir gezeichnet mit 1M Ohm Widerstand und 10 Volt Spannung angehängt! Wie bekomme ich jetzt durch Zählen die abgegebene Ladung heraus?
Und wie kann ich durch rechnen die abgegebene Ladung herausbekommen??
Einen schönen restlichen Advend!
Mia

Hier das Foto: http://img3.fotos-hochladen.net/uploads/cimg38834q1hsbfow.jpg[/url]


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 7:23 pm 
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Hallo

Diese Messwerte sind für den A***. Offenbar war der Messbereich nicht richtig eingestellt und deshalb sind die Messwerte sehr ungenau.

Wahrscheinlich hast du mit einem Multimeter gemessen. Die fließenden Ströme sind sehr klein, deshalb muss das Multimeter auf einen entsprechend kleinen Bereich (meist den kleinsten) eingestellt werden um überhaupt vernünftige Messwerte zu bekommen, falls das Multimeter überhaupt genau genug ist.

Nach 15 Sekunden hat sich der Messwert auf 5µA eingestellt und bleibt dort. Das ist aber nur der Offset des Messgeräts und hat nichts mit der Realität zu tun! Der Strom muss auf 0 abklingen, da keine Quelle mehr angeschlossen ist.

Außerdem sollte neben der Achse ein I stehen kein U, du hast ja den Strom gemessen, nicht die Spannung.

Hast du eine Möglichkeit die Messung zu wiederholen?

Falls ja informiere dich erst wie du das Messgerät richtig bedienst.

Falls nein finden wir auch eine Lösung ;)



Nochmal zur Ladung:

Die Ladung ergibt sich aus der Fläche unter einer Strom-Zeit-Kurve, so wie du eine hast.

Es gilt ja:

I=ΔQ/Δt

Wenn du also im Diagramm einen Quader mit der Länge 1s und der Höhe 1A hast so ist die Ladung 1C.

Dass darfst du jetzt selbst auf deine Skalierung umrechnen ;)

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 9:14 pm 
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Hi,
also ich weiß nicht ob meine Rechnung richtig ist:
0,0025mA = 2500A
1 Kästchen:
Q=2500*2,5sek=6250C
6250C*32Kästchen=200.000C

Wie rechne ich denn jetzt ohne zählen I aus? Welchen Wert nehme ich für Q??
edit: kann ich das mit der Formel I=U/R ausrechnen?
edit2: ich soll die ladung des kondensators mit der kapazität berechnen:/??
Und nein, leider habe ich keine Möglichkeit nochmal zu messen..
Mfg Mia


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 9:38 pm 
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Zitat:
also ich weiß nicht ob meine Rechnung richtig ist:
0,0025mA = 2500A


Nein, ist sie nicht. Die Vorsilbe m steht für milli also 1/1000 (nicht für kilo was 1000 bedeutet).

Zitat:
Wie rechne ich denn jetzt ohne zählen I aus? Welchen Wert nehme ich für Q??
edit: kann ich das mit der Formel I=U/R ausrechnen?


Nein, I=U/R ist das Ohmsche Gesetz, das gilt für den Widerstand, nicht für den Kondensator. (In deinem Fall sind sie zusammengeschlossen, also gilt das natürlich trotzdem. Es hilft dir aber nichts, da U und I in deinem Fall beide von der Zeit abhängen.)

Ich meinte eigentlich, dass du die Formel:

I=ΔQ/Δt

nehmen sollst und auf ΔQ umformen sollst. Es gilt also:

ΔQ=I*Δt

Das entspricht genau der Strom-Zeit-Fläche unter der Kurve. Dazu brauchst du aber natürlich die Messwerte.



Wenn du die Ladung ohne die Messwerte ausrechnen willst musst du das Gesetz:

Q=C*U verwenden. (Definition der Kapazität)

Hier musst du nun für U die Spannung ganz zu Beginn einsetzen (10V). Zu Beginn hat der Kondensator seine volle Ladung. Im Laufe der Zeit wird diese über den Widerstand abgebaut und sinkt, genau so wie die Spannung.

Da du ja jetzt keine brauchbaren Messwerte hast kannst du diese nehmen. Nimm aber maximal 1 Stelle nach dem Komma sonst sieht es zu genau aus für Messwerte.

Code:
// Entladevorgangs: RC Glied, U=10V, R=1M, C=50u
//   t/s         I/A
    0.000E+00    1.000E-05 
    5.000E+00    9.048E-06 
    1.000E+01    8.187E-06 
    1.500E+01    7.408E-06 
    2.000E+01    6.703E-06 
    2.500E+01    6.065E-06 
    3.000E+01    5.488E-06 
    3.500E+01    4.966E-06 
    4.000E+01    4.493E-06 
    4.500E+01    4.066E-06 
    5.000E+01    3.679E-06 
    5.500E+01    3.329E-06 
    6.000E+01    3.012E-06 
    6.500E+01    2.725E-06 
    7.000E+01    2.466E-06 
    7.500E+01    2.231E-06 
    8.000E+01    2.019E-06 
    8.500E+01    1.827E-06 
    9.000E+01    1.653E-06 
    9.500E+01    1.496E-06 
    1.000E+02    1.353E-06 
    1.050E+02    1.225E-06 
    1.100E+02    1.108E-06 
    1.150E+02    1.003E-06 
    1.200E+02    9.072E-07 
    1.250E+02    8.208E-07 
    1.300E+02    7.427E-07 
    1.350E+02    6.721E-07 
    1.400E+02    6.081E-07 
    1.450E+02    5.502E-07 
    1.500E+02    4.979E-07 
    1.550E+02    4.505E-07 
    1.600E+02    4.076E-07 
    1.650E+02    3.688E-07 
    1.700E+02    3.337E-07 
    1.750E+02    3.020E-07 
    1.800E+02    2.732E-07


Zeichne das Diagramm und versuche auf die Ladung zu kommen.

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 10:59 pm 
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Halle Fritz,
vielen Dank für deine Hilfe!
Ich denke aber nicht, dass ich einfach irgendwelche Zahlen verwenden darf!
Mit der Brechnung ohne Kästchen zählen komme ich einfach nicht klar, kannst du eine Beispielrechnung vorrechnen?
Grüße Mia


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BeitragVerfasst: So Dez 12, 2010 11:55 pm 
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Hallo

Zitat:
Ich denke aber nicht, dass ich einfach irgendwelche Zahlen verwenden darf!


Das sind ja auch nicht irgendwelche Zahlen sondern genau die, die du hättest messen sollen! Nur eben nicht gemessen sondern von mir berechnet. Zeichne sie mal auf, dann wirst du schon sehen.

Also angenommen wir haben einen Kondensator mit C=470µF. Den Laden wir auf eine Spannung von U=325V auf. Dann enthält er die Ladung:

Q = C*U = 470e-6 F * 325 V = 0.15275 C = 152.75 mC

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: Mo Dez 13, 2010 11:48 am 
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Hallo Fritz,
danke für deine Rechnung!
Wie komme ich auf den "uF" Wert??


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BeitragVerfasst: Mo Dez 13, 2010 8:24 pm 
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Hallo

:shock:

'µF' steht für mikro-Farad. Das ist kein Wert sondern eine Einheit für die Kapazität des Kondensators!

mikro steht für 1 Millionstel also 10^(-6) oder 1e-6 oder 0.000001.

Das Farad ist die SI Einheit für die Kapazität. 1 F = 1 As/V (Ampere mal Sekunde durch Volt)

PS: Ab und zu warst du aber schon in der Physikstunde/Elektrotechnikstunde?

mfg Fritz


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BeitragVerfasst: Mo Dez 13, 2010 10:38 pm 
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Registriert: Di Dez 07, 2010 7:33 pm
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Hallo Fritz,

ich habe die Gleichung Q=C*U
Ich habe U=10Volt.
Ich habe aber weder die Kapazität meines Kondesators noch die Elektrizitätsmenge. Wie soll ich nur mit einem Wert etwas berechnen??
Also wie bekomme ich die Kapazität meines Kondensators heraus?
mfg Mia
PS: Danke für deine geduld, und ja ich wusste dass uF eine einheit ist aber ich weiß nicht wie ich auf diesen wert kommen soll...


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