Aufgabe zu stationären Zuständen, Schaltvorgängen....

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javar
Null-Leiter
Beiträge: 15
Registriert: Donnerstag 29. Dezember 2005, 17:17

Aufgabe zu stationären Zuständen, Schaltvorgängen....

Beitrag von javar »

Hallo!
Bin gerade in der Vorberitung einer Schein-Klausur und stoße an meine Grenzen...

Hier mein Problem...
Gegeben sei eine Anordnung von zwei ohmschen Widerständen R1 =10Ω und R2 =20Ω, einer Induktivität
L=1mH, einem Kondensator mit der Kapazität C=20μF und einem Schalter S, siehe Bild 1. Die Schaltung
wird von einer Gleichstromquelle mit dem Quellstrom Iq =0,2A gespeist. Alle Elemente der Schaltung seien
ideal. Für t<0 ist der Schalter offen und die Schaltung befindet sich im stationären Zustand.
Bild 1: Anordnung zweier Widerstände, einer Induktivität und eines Kondensators
Zum Zeitpunkt t=0 wird der Schalter S geschlossen.
a) Ermitteln Sie den Strom is durch den Schalter unmittelbar nach dem Schließen des Schalters.
b) Ermitteln Sie die Spannung u1 am Widerstand R1 zum Zeitpunkt t1 =0,2ms.
c) Ermitteln Sie die Spannung u2 am Widerstand R2 zum Zeitpunkt t1 =0,2ms.

zu a)
Rein von der Logik her würde ich sagen, i_s=I_q, da es sich in diesem Fall um einen Kurzschluss handelt.
(Eine kleine Zwischenfrage: im stationären Zustand kann man die Schlatung im Prinzip ja vereinfachen: die Spule wird zu einem Kurzschluss, der Kondensator zu einem Leerlauf, oder?)
b)
Beim betrachten dieses Aufgabenteils kamen mit die ersten Zweifel ob meine Lösung zur a) richtig sein kann.
Da wir in HM und in Elektrotechnik im Stoff noch lange keine differentialgleichungen 2. Ordnung hatten (1. Ordnung hatten wir bereits eingeführt), nehme ich an, dass man den 2. Zweig (also den mit dem Kondensator prinzipiell vernachlässigen kann (da stationärer Zustand, i_C=0....)

c)
Noch keine Ahnung....


Könnt ihr mir vielleicht weiterhelfen??

Gruß&Danke...
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geloescht

Beitrag von geloescht »

Hallo Javar,

der Schalter wird geschlossen => Kurzschluss

Unmittelbar nach dem Schaltvorgang fliessen folgende Ströme:

Iq+Uc/R2+Ul/R1 = Is

Mit Ul = 0, da ideal ergibt sich im Einschaltmoment

Iq+Uc/R2 = Is


Gruß

Karl
javar
Null-Leiter
Beiträge: 15
Registriert: Donnerstag 29. Dezember 2005, 17:17

Beitrag von javar »

Ja, aber ist nicht auch I_c=0, da ideal?! (klar, am Konensator liegt eine Spannung an, auch wenn er sich im sationären Zustand befinden, aber Strom fließt ja prinziepiell keiner in dem Zweig oder?)

und wieso ist im Zweig von C I=Uc/R2? Uc liegt doch nur am Kondensator an...

Vielen Dank..
geloescht

Beitrag von geloescht »

Hallo Javer,
Ja, aber ist nicht auch I_c=0, da ideal?
Warum sollte das so sein?

Der Kondensator hat sich in der Zeit vor t0 auf eine Spannung Uc aufgeladen. Wenn der Schalter geschlossen wird, dann liefert sowohl die Stromquelle, als auch der Kondensator in Richtung des Schalters einen Strom.

Der Strom, den der Kondensator zum Schaltzeitpunkt liefert kann man mit I = Uc/R2 berechnen, sofern man die Spannung Uc kennt.

Die Summe der beiden Ströme Iq und Ic fliesst über den Schalter (Knotengleichung).

Gruß


Karl
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