Hallo Leute,
mittlerweile kann ich mir ja ganz gut vorstellen, wie ein Kondensator
praktischerweise funktionert.
Bei einer Spule sieht das schon ganz anders aus.
Nen Kondensator (Ladungsspeicher) nehm ich immer um was zu glätten bzw.
zu puffern.
Was ist eine Spule? Wie stellt man sich die am besten vor?
Ein Kondensator versucht die Spannung aufrecht zu erhalten, eine Spule
den Strom. Wenn man einen Kondensator lädt und dann kurzschließt,
versucht er die Spannung zu halten und lässt einen hohen Strom fließen.
Wenn man Strom durch eine Spule fließen lässt und dann die Verbindung
unterbricht, versucht die Spule den Stromfluss aufrecht zu erhalten und
erzeugt eine hohe Spannung.
Außerdem lässt ein Kondensator hohe Frequenzen besser durch als
niedrige, während eine Spule niedrige Frequenzen besser durchlässt als
ein Kondensator.
Nur kurz zwei der 'komplementären' Eigenschaften gegenüber gestellt.
Genau, eine Spule ist demnach ein Magnetfeldspeicher.
In der Praxis wird eine induktivität aber auch gerne als
frequenzabhängiger Wderstand eingesetzt. Mit steigender Signalfrequenz
nimmt der Widerstand der Spule für das Signal zu.
Das bildlichste wäre wohl so etwas (nicht schlagen, hier wird etwas
bildliches gefragt):
Ein Strom durch einen Leiter erzeugt ein Magnetfeld das den Raum
"erregt". Dabei wird das Feld immer weiter "verwirbelt" wie ein
Schwungrad, ähnlich einer "Trägheit", dazu ist Energie notwendig. Beim
wegnehmen der treibenden Kraft (Strom) führt das zu den
Spannungsspitzen.
Das, was beim Kondensator die Ladung ist, ist bei der Spule der
magnetische Fluss. Die Antwort auf deine Frage ist also:
Ein Kondensator ist ein Ladungsspeicher.
Eine Induktivität ist ein Magnetflussspeicher.
... auch wenn's etwas komisch klingt. Damit die beiden Sätze wirklich
zusammenpassen, könnte man noch "Induktivität" durch "Spule" ersetzen.
Was mich aber selber interessieren würde:
Ein Kondensator wird [auf]geladen.
Eine Spule wird ... ?
Vielleicht [auf]gemagnetflusst oder [auf]gemagnetflossen, oder was?
Dussel schrieb:> Bei uns heißt es 'aufmagnetisiert'. Das würde ich aber eher als> 'Umgangssprache' bezeichnen.
Klingt aber trotzdem besser als meine Vorschläge ;-)
Und den Sinn trifft's eigentlich auch ganz gut.
Für mich hat z.B. ein Schaltnetzteil eine Lade- und eine Freilaufphase.
Folglich wird auch die (Speicher-)Induktivität ganz einfach geladen (mit
Energie).
Z.B. läutet eine Glocke. Sie glockt nicht...
Und eine Laute läutet eben nicht, sie tönt... ;-)
Frage:
Genau genommen speichert die Spule doch selber keine Energie, sondern
das Feld, welches sie erzeugt hat. Lässt man die Spule örtlich bei dem
Feld, kann man mit ihrer Hilfe die Energie auch wieder aus dem Feld
entnehmen.
Man könnte aber die Spule auch aus dem Feld entfernen, nachdem man es
erzeugt hat, dann gibt es (mit dieser Spule) keine Energie zurück. Man
könnte aber auch die Energie aus einem anderen Feld entnehmen, welches
nicht von dieser Spule erzeugt wurde ... oder?
Frank
@Frank: Bei deinem Beispiel kommt Induktion ins Spiel. Wenn du das Feld
aufgebaut hast und dann die Spule aus dem Feld entfernen willst, wird in
der Spule wieder ein Strom induziert dessen Energie aus dem Feld kommt.
Du kannst also nicht einfach die Spule wegnehmen und das Feld
'stehenlassen'. Allerdings kannst du die Energie des Feldes mit einer
andere Spule entnehmen. Das passiert zum Beispiel im Transformator.
Also aus dem KFZ-Bereich kenn ich das von der Zündspule, dort sagt man
auch 'das Laden der Spule'.
In manchen Datenblättern steht sogar eine 'Ladezeit' in Sekunden drin.
> Genau genommen speichert die Spule doch selber keine Energie, sondern> das Feld, welches sie erzeugt hat.
Ja, aber das gilt auch für den Kondensator...
> Man könnte aber auch die Energie aus einem anderen Feld entnehmen,> welches nicht von dieser Spule erzeugt wurde ... oder?
Das heißt dann Trafo... ;-)
Man kann dem Feld vielleicht nicht die Spule unter dem Arsch wegziehen,
aber das Feld kann von der Spule abhauen. Das ist ja in etwa das, was
bei der Abstrahlung elektromagnetischer Wellen passiert.
Elektro+Magnetisch!
Da verbindet sich das ganze unsichtbare Feldgewurschtel aus Schwung und
Potential also auch noch und flitzt mit rasender Geschwindigkeit durch
das Universum!
Völlig faszinierend eigentlich, wenn man mal so darüber nachdenkt.
Yalu X. schrieb:> Eine Spule wird ... ?
Mir gefällt da die Analogie mit dem Wasser: Ein Kondensator ist ein
Gefäss, das auf eine bestimmte Höhe (Spannung) augeladen wird. Eine
Spule hingegen ist ein Schwungrad, das vom störmenden Wasser (Strom) in
Bewegung gesetzt wird und auch dann noch weiterdreht, wenn das Wasser
selbst keinen äusseren Druck mehr erzeugt. Da es das Wasser dennoch
antreibt, entsteht gewissermassen ein Eigendruck - also die
Spannungsspitze.
zwischen Strom (bzw. Ladung) und dem mechanischen Weg lässt sich
durchaus eine saubere Analogie über die elementaren Bauteile finden:
Die mechanische Kraft eines FMD (Feder/Masse/Dämpfer)-Systems und die
elektrische Spannung einer RCL-Serienschaltung ist:
F_mech = c*x + d*x' + m*x"
U_elek = C*q + R*q' + L*q"
mit x=Weg und q=Ladung
Was folgt daraus? mechanische und elektrische Systeme lassen sich genau
gleich berechnen. Ich kenne ein paar Leute, die mechanische Systeme mit
Spice simulieren. Dann heißt der Widerstand zwar Dämpfer, aber das ist
egal.
P. M. schrieb:> Mir gefällt da die Analogie mit dem Wasser: Ein Kondensator ist ein> Gefäss, das auf eine bestimmte Höhe (Spannung) augeladen wird. Eine> Spule hingegen ist ein Schwungrad, das vom störmenden Wasser (Strom) in> Bewegung gesetzt wird und auch dann noch weiterdreht, wenn das Wasser> selbst keinen äusseren Druck mehr erzeugt. Da es das Wasser dennoch> antreibt, entsteht gewissermassen ein Eigendruck - also die> Spannungsspitze.
Das fand ich ganz gut. Also sollte ich wann eine Spule einbauen? Ich
will jetzt nicht sowas wie "Schwingkreis" hören. Elementar(er)es Zeug!
> Da es das Wasser dennoch antreibt, entsteht gewissermassen ein Eigendruck - also
die Spannungsspitze.
Das kapier ich nicht... Wann entsteht die Spitze. Und wie hoch ist sie?
Bei allem Verständnis für laienhafte Erklärungen, aber das Verständnis
für elementare Dinge muß man sich selbst erarbeiten.
Über die "Wassenummer" sollte man hinaus sein (außer Du versteht den
"hydraulischen Widder").
Es hat offenbar nicht gereicht, was der Lehrer erzählt hat, was sollen
denn jetzt diese anderen Versuche?
Energie ändert sich nicht sprunghaft....DAS sollte reichen als
Erklärung.
guude
ts
> Genau genommen speichert die Spule doch selber keine> Energie, sondern das Feld, welches sie erzeugt hat.
Die beiden Blechplatten des Kondensators speichern
auch nicht, sondern der Raum dazuwischen.
Solche Spitzfindigkeiten sind also wertlos.
Die Spule ist EXAKT dasselbe wie ein Kondensator,
bloss sind I (Strom) und U (Spannung) vertauscht.
In einigen Anwendungen passt daher die Spule, in
anderen der Kondensator.
Wer nur ein Bauteil kennt, baut daher schlechtere
Schaltungen.
@ MaWin (Gast)
goldig...
>Wer nur ein Bauteil kennt, baut daher schlechtere>Schaltungen.
...mit nur einem bekanntem Bauteil, oder gerne auch nur einer Sorte von
Bauteilen, kann man wirklich nur "armseelige" Schaltungen entwickeln.
guude
ts
MaWin schrieb:> Die Spule ist EXAKT dasselbe wie ein Kondensator,> bloss sind I (Strom) und U (Spannung) vertauscht.
DAS war ein sehr guter Hinweise. Zusammen mit:
http://www.brucewilles.de/grundlagen.html
hab ich das jetzt wohl verstanden. Endlich kann man sich mal nen Bild
machen von dem ganzen Kram.
@ Thomas:
Yeeaaahh...Ponk!
Mein Plan für die Rente ist ja noch ein Pentium 20 (oder was dann
aktuell ist) als Wassermodell :-D
Oder interessanter dürfte eine Analogschaltung sein, vielleicht einfach
nur mal ein Operationsverstärker…
Thomas S. schrieb:> Energie ändert sich nicht sprunghaft....DAS sollte reichen als> Erklärung.
Diese Erklärung ist ziemlicher Mist. Weder werden damit die
physikalischen Hintergründe klar, noch ist sie besonders exakt.
"Änderung" ist ein windelweicher Begriff, wo "Wandlung", "Speicher" oder
"Fluss" wesentlich angebrachter wären.
Dussel schrieb:> Allerdings kannst du die Energie des Feldes mit einer> andere Spule entnehmen. Das passiert zum Beispiel im Transformator.
Wobei zu beachten ist, dass man das nur bei einen Sperrwandler so
einfach sagen kann. In "normalen" Trafos wird die Energie kontinuierlich
von der Primär- auf die Sekundärspule übertragen. Zumindest kann ein
normaler Trafo keine nennenswerten Energiemengen zwischenspeichern.
Bestenfalls könnte man das Streufeld als Übertragungsmedium
deklarieren.Der Magnetische Fluß im Eisenkern dient nur der Verkopplung
der Spulen und deren Induktionsspannungen.
Jörg
Das war jetzt sehr einfach ausgedrückt, aber grundsätzlich ist es ja so,
dass die zweite 'Spule' (mit einem gemeinsamen Kern mit der ersten) die
Energie wieder aus dem Magnetfeld 'ziehen' kann und dadurch einen Strom
erzeugt.
@ Gastino G. (gastino)
>Diese Erklärung ist ziemlicher Mist. Weder werden damit die>physikalischen Hintergründe klar, noch ist sie besonders exakt.>"Änderung" ist ein windelweicher Begriff, wo "Wandlung", "Speicher" oder>"Fluss" wesentlich angebrachter wären.
...eine neuer Dummbabbeler..bilde Dich weiter, und Du wirst erkennen,
dass die "Natur" keine Ecken kennt! (Kommt aber erst nach der
Brufsschule).
ts
Thomas S. schrieb:> ...eine neuer Dummbabbeler..bilde Dich weiter, und Du wirst erkennen,> dass die "Natur" keine Ecken kennt! (Kommt aber erst nach der> Brufsschule).
Wenn Dich das Thema überfordert, dann sei einfach still.
Thomas S. schrieb:> ...eine neuer Dummbabbeler..bilde Dich weiter, und Du wirst erkennen,> dass die "Natur" keine Ecken kennt! (Kommt aber erst nach der> Brufsschule).
Yeaaaaaahh. Zeig uns deinen gigantischen Internetp€nis!
...Geh löten Junge...
Uhu Uhuhu schrieb:> Bei Schwungrädern spricht man auch von "aufladen".
Ich erweitere um das Moment M mit c als Federkonstante, J als
Rotationsträgheit und wieder d als Dämpfunkskonstante
F_mech = c*x + d*x' + m*x"
M_mech = c*w + d*w' + J*w"
U_elek = C*q + R*q' + L*q"
mit x=Weg und q=Ladung und w=Winkel
MaWin schrieb:> Die beiden Blechplatten des Kondensators speichern> auch nicht, sondern der Raum dazuwischen.
Naja, eigentlich sinds genaugenommen die Blechplatten (oder woraus auch
immer die Kondensatorplatten bestehen mögen), die was speichern, nämlich
Ladung, und im Raum dazwischen findet die Energie platz ;)
Aber hast recht, das sind, Zitat:
MaWin schrieb:> Spitzfindigkeiten
und hilft nicht wirklich weiter.
Thomas S. schrieb:> ...eine neuer Dummbabbeler..bilde Dich weiter, und Du wirst erkennen,> dass die "Natur" keine Ecken kennt! (Kommt aber erst nach der> Brufsschule).
Genau genommen kennt die Natur eigentlich nur "Ecken" und keine "Bögen",
das ist ja die Erkenntnis des letzten Jahrhunderts: Die Welt ist
diskret. OK, die "Ecken" sind halt so klein, dass wir sie nur mit
größtem Aufwand wahrnehmen können. Warum man aber direkt wieder
beledigend werden muss liegt wohl in der "Natur des Forums"...:(
Für Einsteiger:
Für die Speicherung von Energie in einem E-Feld habe ich einmal ein
Grundlagen-Video gedreht:
http://et-tutorials.de/276/was-ist-elektrische-spannung/
(Was ist elektrische Spannung?)
Zu Magnetfeldern und Induktivitäten wird es in näherer Zukubft sicher
auch etwas geben...
Wie wäre es denn mit dieser Modellvorstellung:
Ein Kondensator und eine Induktivität sind beides nur Energiespeicher.
Wie ich diese Energie beschreibe, hängt von dem Satz meiner gewählten
Variablen ab.
Bsp.: Kondensator (gespeicherte Energie)
Ersetzt man die Variable Ladung durch die unabhängige Größe Kapazität,
so erhält man:
Diese Form nennt man die Energie.
Ersetzt man die Variable Spannung durch die unabhängige Größe Kapazität,
so erhält man:
Diese Form nennt man die Koenergie.
In beiden Fällen wird also sein Verhalten als Energiespeicher
beschrieben. Natürlich ist das nur eine Modellvorstellung konzentrierter
Ersatzelemente. Tatsächlich wird die elektrische Energie im elektrischen
Feld, welches sich zwischen zwei geladenen Paltten aufbaut, gespeichert.
Die gleiche Modellvorstellung können wir nun auch für die Induktivität
anwenden. Dazu ist nur die Ladung durch den Strom und die Spannung durch
den Verschiebefluss zu ersetzten.
Im Übrigen gilt diese Modellvorstellung für alle physikalischen Domäne,
also auch die Mechanik, Thermodynamik, Akustik, Strömungstechnik....
Ich kann mich noch gut an die fluidtechnischen Modelle zur Vorstellung
von Bauteilen erinnern.
Als Kondensator könnte man einen Luftballon nehmen oder einen Behälter
mit Membrane oder Kolben mit Feder.
Als Induktivität kann man sich einen Langen Schlauch vorstellen, in dem
die Energie als Kinetische Energie des strömenden Mediums vorliegt.
Nicht lachen, aber ich erinnere mich immer daran wenn ich staubsauge und
den Schlauch vom Rohr abziehe. Dann bläst mir die Induktivität des Rohrs
schön den Staub ins Gesicht.
So kann man sich auch schön vorstellen, daß ein gerader Leiter auch eine
Induktivität hat.
Michael schrieb:> Die Welt ist> diskret. OK, die "Ecken" sind halt so klein, dass wir sie nur mit> größtem Aufwand wahrnehmen können.
Nee, denn da macht uns die Heisenberg'sche Unschärferelation einen
gewaltigen fundamentalen Strich durch die Rechnung.
Man kann so etwas wie "scharfe Ecken" nämlich gar nicht wahrnehmen. Da
verschwimmt alles. Es ist wirklich absolut verzwickt.
Jörg Rehrmann schrieb:> In "normalen" Trafos wird die Energie kontinuierlich> von der Primär- auf die Sekundärspule übertragen.
Ich würde sagen, quasikontinuierlich.
Das Magnetfeld im Kern bzw. der verkettete Fluss (Psi) muss sich ja
ändern, damit du überhaupt eine Induktionsspannung und bei Stromfluss
Energie auf die "andere Seite" bekommst. Die übertragene Energie
"pulsiert" mit dem doppelten der Frequenz, mit der der Trafo betrieben
wird.
Deswegen spricht man vom quasikontinuierlichen Energiefluss bzw.
quasistationärem Betrieb eines Schaltwandlers.
Nur damit ich auch mal spitzfindig sein durfte :)
mf
Joachim K. schrieb:> Jörg Rehrmann schrieb:>> In "normalen" Trafos wird die Energie kontinuierlich>> von der Primär- auf die Sekundärspule übertragen.>> Ich würde sagen, quasikontinuierlich.
Mit kontinuierlich meine ich natürlich, dass es keine ausgeprägten Lade-
und Entladephasen gibt. Die verfügbare Energie auf der Primärseite kann
sofort auf die Sekundärseite übertragen werden.
> Das Magnetfeld im Kern bzw. der verkettete Fluss (Psi) muss sich ja> ändern, damit du überhaupt eine Induktionsspannung und bei Stromfluss> Energie auf die "andere Seite" bekommst.
Das Feld im Kern ist aber trotzdem nicht an der eigentlichen
Energieübertragung beteiligt. Bei einem idealen Trafo ist die Feldstärke
im Kern unabhängig vom Sekundärstrom.
> Die übertragene Energie> "pulsiert" mit dem doppelten der Frequenz, mit der der Trafo betrieben> wird.
Das gilt aber nicht für Eintaktwandler und der Drehstromtrafo kann
tatsächlich kontinuierlich Energie übertragen.
> Nur damit ich auch mal spitzfindig sein durfte :)
und ich durfte jetzt auch mal ;-)
Jörg
Sebastian Enz schrieb:> Nicht lachen, aber ich erinnere mich immer daran wenn ich staubsauge und> den Schlauch vom Rohr abziehe. Dann bläst mir die Induktivität des Rohrs> schön den Staub ins Gesicht.
Wenn der Staubsauger bläst anstatt saugt, dann läuft aber was falsch...
obwohl... Blasen und Saugen... :-)))
Grolle schrieb:> Nee, denn da macht uns die Heisenberg'sche Unschärferelation einen> gewaltigen fundamentalen Strich durch die Rechnung.
Erstmal müsste man wissen worums bei der Heisenbergschen
Unschärferelation geht, gelle ;). Die sagt nämlich nur was über Ort und
Energie aus, um genauer zu sein: Je genauer man das eine (z.B. Ort)
bestimmt, desto ungenauer wird das andere (z.B. Energie).
Die große physikalische Erkenntnis des letzten Jahrhunderts ist, wie
jeder von uns weis: Es gibt kein kontinuierliches Energiespektrum
sondern nur ein diskretes. Die Anzahl der Energieniveaus ist endlich.
Ein Zustand zwischen zwei benachbarten Energieniveaus kann nicht
angenommen werden. Darauf baut unsere komplette moderne Physik auf.
Tommi schrieb:> Eine Spule ist ein Leiter, in dem der Strom die Eigenschaft Trägheit> besitzt.
Was versteht man denn unter der physikalischen Eigenschaft "Trägheit"?
Oder wie ist diese Eigenschaft in der Elektrotechnik definiert?
mechanische Trägheit ist die Eigenschaft von Körpern, ihren
Bewegungszustand beizubehalten, solange keine äußere Kraft auf sie
einwirkt.
Wenn eine Kugel liegt, dann muss man eine Kraft ausüben, damit sie eine
Beschleunigung erfährt. Rollt die Kugel jetzt, dann muss wieder eine
Kraft auf sie einwirken, damit die Kugel weiter Beschleunigt oder
abgebremst wird.
Mechanik klar - Newtonsche Gesetze
Und wie kann nun der Strom die Eigenschaft Trägheit besitzen? In welcher
Einheit wird sie in der Elektrotechnik gemessen oder wie wird sie
berechnet?
die mechanische Trägheit (auch Masse genannt, oder Rotationsträgheit)
ist die Größe, mit der sich ein Körper der Änderung der Geschwindigkeit
(Beschleunigung) wiedersetzt. Die elektrische Trägheit (Induktivität)
ist dann die Größe, mit der sich ein Bauteil einer Änderung des
Stromflusses entgegensetzt.
In dem Modellvergleich wäre die Trägheit die Induktivität. Spannung wäre
Kraft, Strom wäre Geschwindigkeit. Die Formeln müßten sich ähneln.
Schelm:
Die Induktivität (Rohr) bläst nach einem Schaltvorgang (Schlauch
abziehen). Ein anderer Schaltvorgang wäre das plötzliche Verschließen
des Schlauchs, dann gibt es eine Druckspitze = Abschaltspannung an der
Spule.
Dach diesem Prinzip gibt es hydraulische Step-Up Wandler!
http://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Widder
Wenn man die elektrischen Formel in mechanische übersetzt-> gedämpftes
Feder-Masse System. So wird die Induktivität zur Masse, (bzw in einem
Rotoatorischen System zu Trägheitsmoment). Die Kapazität im Kondesator
wird zur Federkonstante.
Ab besten veranschaulichen, finde ich, diese Zusammenhang die Energien.
Energie im Kondensator: C*U^2/2.
pot Energie einer Feder: k*x^2/2
Energie in einer Induktivität: L*I^2/2
Kinetische Energie einer Masse: m*v^2/2, bzw J*w^2/2
Die Spannung an einem Widerstand U=I*R
Kraft die ein Dämpfer entegegensetzt: F=d*v. d mit einheit [Ns/m]
Das Aufstellen der DGL, eines RLC Sereinschwingkreises und eines
gedämpften-Feder-Masse Pendels führt zur selben DGL.
MFG
Kevin K. schrieb:> die mechanische Trägheit (auch Masse genannt, ...
Also das nenn ich mal einen "epic fail". Trägheit und Masse gehören zwar
zusammen sind aber nicht das Gleiche/Selbe wie durch den Beitrag
suggeriert wird. Das eine dient der Beschreibung eines statischen
Verhaltens, das andere der Beschreibung eines dynamischen Verhaltens.
Die Idee jedoch, die Kevin hier hat ist nicht schlecht. Induktivität
kann man recht gut mit Trägheit aus der Mechanik vergleichen da die
Induktivität ja insbesondere das dynamische Verhalten eines elektrischen
Bauteils beschreibt.
Sebastian Enz schrieb:> In dem Modellvergleich wäre die Trägheit die Induktivität. Spannung wäre> Kraft, Strom wäre Geschwindigkeit. Die Formeln müßten sich ähneln.Fralla schrieb:> Wenn man die elektrischen Formel in mechanische übersetzt-> gedämpftes> Feder-Masse System. So wird die Induktivität zur Masse, (bzw in einem> Rotoatorischen System zu Trägheitsmoment). Die Kapazität im Kondesator> wird zur Federkonstante.Michael schrieb:> Induktivität> kann man recht gut mit Trägheit aus der Mechanik vergleichen da die> Induktivität ja insbesondere das dynamische Verhalten eines elektrischen> Bauteils beschreibt.
Macht es doch mal richtig.
Eure Beschreibungen beziehen sich auf die F-U Analogie. Nun gibt es ja
auch noch die F-I Analogie. Damit würde:
Kraft = Strom
Geschwindigkeit = Spannung
Masse = Kapazität
Nachgiebigkeit = Induktivität
sein.
Was ist nun richtig?
Dazu schaue man sich die verwendeten physikalischen Größen mal genauer
an. Die Kraft z.B. ist eine intensive Zustandsgröße die in einem Punkt
(per) gemessen werden kann. Die Geschwindigkeit ist ebenfalls eine
intensive Zustandsgröße, die jedoch nur zwischen zwei Punkten gemessen
werden kann (trans). Sucht man die analoge Beziehung in der
Elektrotechnik so folgt: Der Strom ist eine intensive Zustandsgröße der
in einem Punkt gemessen werden kann, die Potentialdifferenz (Spannung)
ist eine intensive Zustandsgröße die nur zwischen zwei Punkten gemessen
werden kann. Alle Quatitäts- und Intensitätsgrößen stehen mit der
Energie und die zugeordneten Bauelementen in einem einfachen
Zusammenhang. Fazit:
Man nehme die F-I Analogie und schon stimmt das Weltbild:
Masse = Kapazität
Nachgiebigkeit = Induktivität
Einwände?
> Energie ändert sich nicht sprunghaft....DAS sollte reichen als> Erklärung.
Das ist auch die einzige Erklärung die sogesehen hierfür notwendig ist.
Würde dieser Umstand verletzt, könntest du die Systemtheorie und damit
die ganze lineare, nichtlineare, zeitvariante, zeitinvariante Netzwerk-
theorie zum Teufel jagen ...
Also nicht gleich motzen Gastino, nicht jeder (dir scheinbar
inbegriffen) kann wirklich begreifen, was hinter dieser Aussage
steckt.
Michael schrieb:> Was ist denn "Nachgiebigkeit"? Etwa die Trägheit? ;)
Nachiebigkeit = 1 / Federsteifigkeit
wobei Federsteifigkeit sich auch Federrate, Federhärte, Federkonstante
... nennen darf.
Joe G. schrieb:> Eure Beschreibungen beziehen sich auf die F-U Analogie. Nun gibt es ja> auch noch die F-I Analogie. Damit würde:> Kraft = Strom> Geschwindigkeit = Spannung> Masse = Kapazität> Nachgiebigkeit = Induktivität> sein.>> Was ist nun richtig?
...
> Einwände?Beitrag "Re: Ein Kondensator ist ein Ladungsspeicher. Eine Induktivität ist ?"
beim Aufstellen der DGLs finde ich die version aus meinen Post
intuitiver
kann meinen Beitrag hier drüber nicht mehr ändern, aber die Analogie F
<-> q klappt so nicht, da du R, C und L parallel schalten musst. Das
musst du beim mechanischen System auch machen und dann ist dein Weg die
Ausgangsgröße und die Kraft die Eingangsgröße. Dann ist das eine x <->
q-Zuordnung
Kevin K. schrieb:> beim Aufstellen der DGLs finde ich die version aus meinen Post> intuitiver
Recht haben ja alle, nur hat halt jeder ein etwas andere Vorstellung und
ich denke mal, darum gings ja dem TE. Dir fällts mit Hilfe der DGLs
leichter, Joe findet die Analogie leichter, die er gepostet hat und
wieder andere schauen aus einem dritten,vierte,fünften,sechsten, usw.
Blickwinkel da drauf.
Ich stell mir die Trägheit in einer Spule tatsächlich als mechanische
Trägheit vor. Die Elektronen haben eine bestimmte Geschwindigkeit und um
diese zu ändern, ist ein Feld von außen nötig (Spannung), was
tatsächlich eine Kraft auf die einzelnen Elektronen darstellt. Trennt
man die Leitung, so bewegen sie sich - träge wie sie sind - erstmal
weiter. Das verursacht Kräfte zwischen den Elektronen und letztlich eine
messbare (induzierte; teils sehr große) Spannung.
Allerdings ist die Trägheit ja nicht durch die Masse bedingt, sondern
durch das Magnetfeld. Wenn sich der Leiterquerschnitt ändert, ändert
sich die Geschwindigkeit ohne dass dafür Beschleunigungskräfte notwendig
sind, d.h. ohne induzierte Spannung.
Kevin K. schrieb:> aber die Analogie F> <-> q klappt so nicht, da du R, C und L parallel schalten musst. Das> musst du beim mechanischen System auch machen und dann ist dein Weg die> Ausgangsgröße und die Kraft die Eingangsgröße. Dann ist das eine x <->> q-Zuordnung
Wo ist das Problem?
Bei der FI-Analogie haben elektrische und mechanische Netzwerke den
gleichen strukturellen Aufbau.
Michael schrieb:> Recht haben ja alle, nur hat halt jeder ein etwas andere Vorstellung und> ich denke mal, darum gings ja dem TE. Dir fällts mit Hilfe der DGLs> leichter, Joe findet die Analogie leichter, die er gepostet hat und> wieder andere schauen aus einem dritten,vierte,fünften,sechsten, usw.> Blickwinkel da drauf.
Richtig, jeder hat Recht, solange alle zugehörigen Gleichungen
konsistent bleiben. Akzeptiert man jedoch das Modell der Erhaltungsgößen
(Ladung, Impuls, Drehimpuls, Masse, Entropie.. bleibt nur noch eine
Analogie übrig.
Möchte ich mich hier gerne mal anschließen. Hatte gerade nach
irgendeiner Webseite oder Publikation gesucht, in der mal anschaulich
die Analogie zwischen Mechanik, Elektrodynamik und Strömungsdynamik
dargestellt ist -- aber nichts gefunden!
Es muss doch möglich sein, eine Tabelle aufzustellen, in der die
Elemente
Masse, Feder, Dämpfer, (weitere?)
Kondensator, Spule, Widerstand, (weitere?)
und die entsprechenden Elemente aus der Strömungsdynamik (Drossel?
Speicher? Weitere?)
....analog nebeneinandergestellt sind?
Vielen Dank schon mal für Tipps oder Vorschläge!
Super danke.
Es fehlt mir nur noch die Analogie zur Strömungsdynamik, sprich welche
Grundelemente müsste man dort noch neben die Analogiepaare
Masse - Spule - ?
Kraft - Spannung - ?
Feder - Kondensator - ?
Dämpfer - Widerstand - ?
...setzen?
Feder - Spule
Dämpfer - Kondensator
...ist aber schon falsch!
Es muss heißen:
Feder - Kondensator
Dämpfer - Widerstand
s. oben von smkr verlinktes PDF.
mmhh Warum MUSS??? Nur weil der Professor das schreibt der dieses
Arbeitsblatt erstellt hat???
Um die Masse zu bewegen muss eine Kraft aufgebracht werden somit kann
man die Masse auch als Widerstand betrachten.
Bei einer mecha. Feder muss auch eine Kraft aufgebracht werden um diese
zusammen zudrücken. Bleibt diese in einen gespannten Zustand speichert
selbst diese Energie. Damit diese Energie sich nicht schlagartige, oder
vllt doch, entlädt braucht man einen Dämpfer der die Energie von der
Feder auffängt und somit könnte man das eher als Schwingkreis betrachten
und daher meine Abstrakte Vorstellung das dies die Kapazität darstellen
könnte.
Und auch hier treffen die selben Bedingungen wie z.B. bei einem
Federbein zu (Feder/Dämpferkombination) wo das mechanische System so
abgestimmt das es weder über/unterdämpft ist. Gleiches gilt für einen
Schwingkreis.
Beides ist sich gleich da erstmal ein Anfangswiderstand überwunden
werden muss damit überhaupt was passiert und somit ist es vllt gar nicht
so leicht es nur als Widerstand zu sehen.
Frage kann ein Widerstand Energie speichern ?
Joe G. schrieb:> chris schrieb:>> Frage kann ein Widerstand Energie speichern ?>> Nein, ein Widerstand ist immer ein dissipatives Bauelement - immer!
Die Frage war rein philosophisch xD
Mir ist klar das es normalerweise nicht möglich ist damit Energie zu
speichern.
chris schrieb:> Joe G. schrieb:>> chris schrieb:>>> Frage kann ein Widerstand Energie speichern ?>>>> Nein, ein Widerstand ist immer ein dissipatives Bauelement - immer!>> Die Frage war rein philosophisch xD
dann antworte ich philosophisch, ein R ist auch immer mit C & L und kann
also alles speichern, ein dicker Zement R speichert sogar ne Menge
Wärmeenergie.
Joe G. schrieb:
tausche
> Masse - Kapazität - Behählter> Feder - Induktivität - Rohrleitung> Dämpfer - Widerstand - Reibung> Kraft - Strom - Massestrom> Geschwindigkeit - Spannung - Druck/Dichte
setze
Masse - Widerstand - Reibung/Fluid
Kraft - Spannung - Druck
Feder - Spule - Querschnitt
Dämpfer - Kondensator - Volumen
Geschwindigkeit - Strom - Massestrom
Joachim B. schrieb:> dann antworte ich philosophisch, ein R ist auch immer mit C & L und kann> also alles speichern, ein dicker Zement R speichert sogar ne Menge> Wärmeenergie.
Jo und das stimmt sogar wobei ich hätte spezifischer diese
philosophische Frage stellen sollen. An Wärme hab ich gerade eher
weniger gedacht.
@ chris (Gast)
>mmhh Warum MUSS??? Nur weil der Professor das schreibt der dieses>Arbeitsblatt erstellt hat???
Nö. Weil der Professor und auch andere Leute ein wenig mehr Ahung von
den Dingen haben als dein naives Bastlerverständnis.
>Um die Masse zu bewegen muss eine Kraft aufgebracht werden somit kann>man die Masse auch als Widerstand betrachten.
Nö. Aber dazu müßte man die Grundlagen der Differentialrechung
verstanden haben ;-)
>Bei einer mecha. Feder muss auch eine Kraft aufgebracht werden um diese>zusammen zudrücken. Bleibt diese in einen gespannten Zustand speichert>selbst diese Energie.
Stimmt.
> Damit diese Energie sich nicht schlagartige, oder>vllt doch, entlädt braucht man einen Dämpfer der die Energie von der>Feder auffängt und somit könnte man das eher als Schwingkreis betrachten>und daher meine Abstrakte Vorstellung das dies die Kapazität darstellen>könnte.
Hausfrauenlogik.
>Frage kann ein Widerstand Energie speichern ?
Als Wärmekapazität ;-)
chris schrieb:> Um die Masse zu bewegen muss eine Kraft aufgebracht werden somit kann> man die Masse auch als Widerstand betrachten.
Das ist zunächst nur eine Behauptung. Genauso könnte ich behaupten „Um
die Masse zu bewegen muss eine Kraft aufgebracht werden somit kann man
die Masse auch als Birnenkompott betrachten.“
Tatsächlich darfst du jedoch die Newtonschen Axiome anwenden.
Axiom1: Jeder Körper behält seine Geschwindigkeit bei, solange er keinen
Impuls mit der Umgebung austauscht.
Axiom2: Die Summe über alle Impulsströme (Kräfte) bezüglich eines
Körper, ist gleich der Impulsänderungsrate des Körpers.
> Bei einer mecha. Feder muss auch eine Kraft aufgebracht werden um diese> zusammen zudrücken. Bleibt diese in einen gespannten Zustand speichert> selbst diese Energie. Damit diese Energie sich nicht schlagartige, oder> vllt doch, entlädt braucht man einen Dämpfer der die Energie von der> Feder auffängt und somit könnte man das eher als Schwingkreis betrachten> und daher meine Abstrakte Vorstellung das dies die Kapazität darstellen> könnte.
Auch diese Vorstellung entspricht nicht der tatsächlichen Beobachtung.
Ist die Feder ein Energiespeicher und die Masse ein Dämpfer, kann das
System keine Schwingen ausführen. Ein schwingungsfähiges System benötigt
immer mindestens zwei Energiespeicher.
Joe G. schrieb:> Auch diese Vorstellung entspricht nicht der tatsächlichen Beobachtung.> Ist die Feder ein Energiespeicher und die Masse ein Dämpfer, kann das> System keine Schwingen ausführen. Ein schwingungsfähiges System benötigt> immer mindestens zwei Energiespeicher.
Ein STOßdämpfer ist doch ein Energiespeicher das hab ich doch
geschrieben***
chris schrieb:> Bei einer mecha. Feder muss auch eine Kraft aufgebracht werden um diese> zusammen zudrücken. Bleibt diese in einen gespannten Zustand speichert
***
> selbst diese Energie. Damit diese Energie sich nicht schlagartige, oder> vllt doch, entlädt braucht man einen Dämpfer der die Energie von der> Feder auffängt und somit könnte man das eher als Schwingkreis betrachten> und daher meine Abstrakte Vorstellung das dies die Kapazität darstellen> könnte.
@ chris (Gast)
>Ein STOßdämpfer ist doch ein Energiespeicher das hab ich doch>geschrieben***
Genau DAS ist er NICHT! Ein Stoßdämpfer absorbiert Schwingungsenergie
und setzt sie in Wärme um. Der Irrtum entsteht dadurch, daß Stoßdämpfer
vor allem bei Mopeds mechanisch immer mit der Feder kombiniert werden
;-)
David P. schrieb:> Das würd ich aber großenteils anders sehen:>> Masse - Induktivität - Rohrleitung> Feder - Kapazität - Behälter> Dämpfer - Widerstand - Drossel> Kraft - Spannung - Druck> Geschwindigkeit - Strom - Massestrom>> (Mechanik - Elektrodynamik - Strömungsdynamik)
Das darfst du gerne anders sehen. Solange du innerhalb eines
physikalischen Systems bleibst, kannst du deine ganz eigene
Analogiebeziehung aufbauen. Die zugehörigen konstitutiven Gesetze müssen
nur innerhalb dieses Systems konsistent sein. So kennt man ja auch die
FU- oder FI Analogie. Koppelst du jedoch Systeme über ihre Systemgrenzen
hinweg, so müssen plötzlich ALLE Beziehungen zueinander konsistent sein.
Das ist mit deiner Analogiebeziehung nicht der Fall.
Kleines Beispiel:
Die Geschwindigkeit ist in der Mechanik eine Potenzialgröße, der
elektrische Strom ist jedoch eine Flussgröße, das Potential
(Potentialdifferenz) ist jedoch die Spannung.
Joe G. schrieb:> chris schrieb:>> Ein STOßdämpfer ist doch ein Energiespeicher das hab ich doch>> geschrieben***>> Deshalb wird er ja auch warm, oder?Falk B. schrieb:> @ chris (Gast)>>>Ein STOßdämpfer ist doch ein Energiespeicher das hab ich doch>>geschrieben***>> Genau DAS ist er NICHT! Ein Stoßdämpfer absorbiert Schwingungsenergie> und setzt sie in Wärme um. Der Irrtum entsteht dadurch, daß Stoßdämpfer> vor allem bei Mopeds mechanisch immer mit der Feder kombiniert werden> ;-)
Tja moderne Autos haben heute auch kombinierte Schwingungsdämpfer.
Selbst ein L / C wird ja auch warm durch innere Reibungsverluste.
chris schrieb:> Selbst ein L / C wird ja auch warm durch innere Reibungsverluste.
Na ja, mann kann, wenn man in die Enge getrieben wird, auf
Scheingefechte ausweichen. Mann kann auch, wenn man tatsächlich die
Dinge verstehen möchte, seinen Horizont erweitern.
R,L,C – sind bei der Analogiebeschreibung als ideale Bauelemente zu
betrachten.
Mine Fields schrieb:> In der Induktivität wird die Energie über ein Magnetfeld gespeichert.
Speichern passt hier nicht, da das Magnetfeld einer Spule nicht von
dieser um- resp. ein.geschlossen wird sondern in den Raum "abdriftet.
Bestenfalls den Kern einer Spule (falls vorhanden und geeignet) könnte
man als Speicher ansehen.
Aus der u-i Relation kann man ableiten:
-Kondensator ist ein Strom-Integrator
-Spule ist ein Strom-Differenzierer
Bitwurschtler schrieb:> Speichern passt hier nicht, da das Magnetfeld einer Spule nicht von> dieser um- resp. ein.geschlossen wird sondern in den Raum "abdriftet.> Bestenfalls den Kern einer Spule (falls vorhanden und geeignet) könnte> man als Speicher ansehen.
Auch du unterscheidest jetzt nicht zwischen einem idealen und realem
Bauelement. Die Energie in einem realen Plattenkondensator wird auch
nicht in den beiden Platten gespeichert sondern im elektrischen Feld.
Die potentielle Energie einer Masse auf der Höhe h wird auch nicht in
der Masse gespeichert sondern im Gravitationsfeld. Verwenden wir jedoch
ideale Bauelemente, so ist es durchaus legitim davon zu sprechen, dass
die jeweils gespeicherte Energie, bzw. Leistung diesem (idealen)
Bauelement zugeordnet wird.
Lothar M. schrieb:> Für mich hat z.B. ein Schaltnetzteil eine Lade- und eine> Freilaufphase.> Folglich wird auch die (Speicher-)Induktivität ganz einfach geladen (mit> Energie).>> Z.B. läutet eine Glocke. Sie glockt nicht...> Und eine Laute läutet eben nicht, sie tönt... ;-)
In alten Schriften finden sich die Begriffe "Durchflußphase" und
"Sperrphase"
David P. schrieb:>> Joe G. schrieb:>> Masse - Kapazität - Behälter>> Feder - Induktivität - Rohrleitung>> Dämpfer - Widerstand - Reibung>> Kraft - Strom - Massestrom> Das würd ich aber großenteils anders sehen:> Masse - Induktivität - Rohrleitung> Feder - Kapazität - Behälter> Dämpfer - Widerstand - Drossel> Kraft - Spannung - Druck> (Mechanik - Elektrodynamik - Strömungsdynamik)> Joe G. schrieb:> Das darfst du gerne anders sehen. Solange du innerhalb eines> physikalischen Systems bleibst, kannst du deine ganz eigene> Analogiebeziehung aufbauen. Die zugehörigen konstitutiven Gesetze müssen> nur innerhalb dieses Systems konsistent sein. So kennt man ja auch die> FU- oder FI Analogie. Koppelst du jedoch Systeme über ihre Systemgrenzen> hinweg, so müssen plötzlich ALLE Beziehungen zueinander konsistent sein.> Das ist mit deiner Analogiebeziehung nicht der Fall.> Kleines Beispiel:> Die Geschwindigkeit ist in der Mechanik eine Potenzialgröße, der> elektrische Strom ist jedoch eine Flussgröße, das Potential> (Potentialdifferenz) ist jedoch die Spannung.
OK bei Geschwindigkeit - Strom - Massestrom hatte ich eh noch
Bauchschmerzen. Lassen wir das mal weg.
Aber bei den anderen vier (oben) gibt es keine Auslegung, sondern nur
richtige oder falsche Analogie. Und dort sind Deine drei "Masse",
"Feder", "Dämpfer" einfach nicht korrekt zugeordnet.
David P. schrieb:> Aber bei den anderen vier (oben) gibt es keine Auslegung, sondern nur> richtige oder falsche Analogie. Und dort sind Deine drei "Masse",> "Feder", "Dämpfer" einfach nicht korrekt zugeordnet.
Wie schon geschrieben habe, es gibt keine richtige oder falsche Analogie
solange man innerhalb eines physikalischen Systems bleibt. Wenn du
jedoch domäneübergreifende Betrachtungen anstellst, dann sollten in
allen Domänen die konstitutiven Gesetze konsistent sein. Das ist bei
deiner Zuordnung Masse – Feder nicht korrekt.
etwas ausführlicher für die Mechanik und die Strömungsmechanik …
In jedem System existiert eine Erhaltungsgröße X; Mechanik – Impuls,
Strömungsmechanik – (schwere) Masse. Die Ableitung der Erhaltungsgröße
ist immer eine Flussgröße I; Mechanik - Kraft, Strömungsmechanik -
Massestrom. Zu jeder Erhaltungsgröße existiert ein Potential Y; Mechanik
– Geschwindigkeit, Strömungsmechanik Druck/Dichte. Die Kapazität ist
immer (!) C=X/Y, also in der Mechanik C=p/v=m die träge Masse. Die träge
Masse ist also eine Kapazität. Zu jedem Potential gehört ein Extemsum Ex
welches durch Integration gebildet wird. Mechanik - Weg,
Strömungsmechanik Integral von Druck/Dichte. Die Induktivität ist immer
(!) L=Ex/I, also in der Mechanik L=x/F=n (mechanische Nachgiebigkeit).
Die Feder ist also eine Induktivität.
Wenn du nun das System verstanden hast, probiere es mit den elektrischen
Größen aus, die Erhaltungsgröße ist die elektrische Ladung Q.
Wenn dich die Zusammenhänge noch weiter interessieren dann bilde einfach
den Widerstand aus R=Y/I oder die Leistung aus P=Y*I. Weiterhin kannst
du sofort die jeweiligen Energien ausrechnen.
Als Gipfel des Verständnisses darfst du nun auch den Memristor bilden
M=Ex/X.
Eine Übersicht meiner verbalen Formulierungen gibt [1]. Aber das nannte
ich ja schon. An welcher stelle siehst du nun einen Widerspruch?
[1] http://www.amesys.de/userfiles/downloads/PDF/uebersicht.pdf
Joe G. schrieb:> Das ist bei deiner Zuordnung Masse – Feder nicht korrekt.
Ich hab nirgends Masse und Feder einander zugeordnet, das wär ja auch
Quatsch.
Deine Zuordnung hingegen:
>> Masse - Kapazität>> Feder - Induktivität>> Dämpfer - Widerstand>> Kraft - Strom
...ist einfach inkorrekt, s. auch das PDF oben von smkr:
http://dodo.fb06.fh-muenchen.de/herberg/texte/physik/ph_infoblaetter/ph_info_blatt5_mech_elektr_analogien.pdf
Die Analogien Mechanik vs. Elektrik sind vielmehr klar wie folgt:
> Masse - Induktivität> Feder - Kapazität> Dämpfer - Widerstand> Kraft - Spannung
Joe G. schrieb:> Innerhalb eines Systems ist es egal, da ist die von dir zitierte> Analogie möglich. Hier gibt es kein richtig oder falsch.
Deine Zuordnung ist und bleibt falsch:
>>>> Masse - Kapazität>>>> Feder - Induktivität>>>> Dämpfer - Widerstand>>>> Kraft - Strom
Außerdem habe ich den schweren Verdacht, dass dies hier:
Joe G. schrieb:> In jedem System existiert eine Erhaltungsgröße X; Mechanik – Impuls,> Strömungsmechanik – (schwere) Masse. Die Ableitung der Erhaltungsgröße> ist immer eine Flussgröße I; Mechanik - Kraft, Strömungsmechanik -> Massestrom. Zu jeder Erhaltungsgröße existiert ein Potential Y; Mechanik> – Geschwindigkeit, Strömungsmechanik Druck/Dichte. Die Kapazität ist> immer (!) C=X/Y, also in der Mechanik C=p/v=m die träge Masse. Die träge> Masse ist also eine Kapazität. Zu jedem Potential gehört ein Extemsum Ex> welches durch Integration gebildet wird. Mechanik - Weg,> Strömungsmechanik Integral von Druck/Dichte. Die Induktivität ist immer> (!) L=Ex/I, also in der Mechanik L=x/F=n (mechanische Nachgiebigkeit).> Die Feder ist also eine Induktivität.
...von A bis Z Humbug ist.
Strömungsmechanische Masse entspricht mechanischem Impuls? Quatsch.
Strömungsmechanischer Druck/Dichte entspricht mechanischer
Geschwindigkeit? Nö. (Druck/Dichte gibt es eh nicht, allenfalls als
Bruch)
Mechanische Kapazität = Masse? Unsinn.
Feder = Induktivität? Nonsens.
Sorry, so nicht.
David P. schrieb:> Auch Mechatronik ist vorliegend irrelevant.> Vorläufiges Endergebnis verbleibt wie folgt:
Da bin ich aber froh, dass auch die Klassiker irrten. Solche
Diskussionen wie mit dir bringen die Wissenschaft wirklich voran :-)
Joe G. schrieb:> Auch du unterscheidest jetzt nicht zwischen einem idealen und realem> Bauelement. Die Energie in einem realen Plattenkondensator wird auch> nicht in den beiden Platten gespeichert sondern im elektrischen Feld.
Ja im elektrischen Feld zwischen den Platten. und da die Platten
gleichzeitig die räumliche Abgrenzung des Kondensators sind damit im
Kondensator.
Dagegen umschliesst das Magnetische Feld den Leiter der Spule und ist
somit inner wie ausserhalb der räumlichen Begrenzung. das hat nix mit
ideal oder real zu tun sondern mit den unterschiedlichen Feldgeometrien.
elektrisch: anfang und Endpunkt | zwischen geladenen Platten
magnetisch: geschlossene Linien | um stromdurchflossenen Leiter
Joe G. schrieb:> Da bin ich aber froh, dass auch die Klassiker irrten.
Bringe einen Beleg aus einem Klassiker oder auch Nicht-Klassiker.
Verlinken auf bunte Einbände trägt genau nichts zur Unterstützung
unsinniger Behauptungen und Humbug-Herleitungen i.S.v.:
> (strömungsmechanische) Masse entspricht (mechanischem) Impuls> (strömungsmechanischer) Druck/Dichte entspricht (mechanischer) Geschwindigkeit> (elektrische) Kapazität entspricht (mechanischer) Masse> (elektrische) Induktivität entspricht (mechanischer) Feder
...bei.
Also wie ich nun sehe gibt es mit Hähnle, Trent et.al. auch die
FI-Analogie:
Beitrag "Re: Eektrotechnische Analogie zu beschleunigten Rotationsbewegung bei konst. mech. Leistung"
Diese ist jedoch lediglich formalistisch gültig (und nützlich), da sich
dann strukturell gleiche Netzwerke (mechanisch – elektrisch) ergeben.
Dass eine Spule ("Trägheit") natürlich analog zu einer Masse ist und
nicht zu einer Feder, und ein Kondensator ("Rückstellkomponente") zu
einer Feder und nicht zu einer Masse ("Trägheit"), liegt ja anschaulich
auf der Hand.
Das andere ist nur formal richtig. So ähnlich wie die Hohlerde formal ja
auch richtig ist, einfach per Koordinatentransformation
http://www.forphys.de/Website/metaphys/meta.html#2
...real aber trotzdem Humbug.
David P. schrieb:> Dass eine Spule ("Trägheit") natürlich analog zu einer Masse ist und> nicht zu einer Feder, und ein Kondensator ("Rückstellkomponente") zu> einer Feder und nicht zu einer Masse ("Trägheit"), liegt ja anschaulich> auf der Hand.
Was ich bisher nicht verstanden habe, worauf begründet sich deine
Behauptung? Was ist die Theorie dahinter? Vielleicht gibst du mal einen
Hinweis darauf.
Ein Speicher zeichnet sich dadurch aus das, nach dem er "gefüllt" wurde,
man ihn in die Ecke stellen kann und wenn man in nach einiger Zeit
wieder benutzt das gespeicherte entnehmen kann. Funktioniert wunderbar
mit einen Kondensator: Aufladen, Abklemmen, Nachmessen.
Bei einer Spule/Induktivität ist mir dergleichen noch nie geglückt ->
was dafür spricht das die Bezeichnung Speicher bei einer Induktivität
falsch ist.
Eine Induktivität verzögert. Aber man kann man
*Verzögerung (definierte/feste Zeitspanne zwischen Befüllung und
Entnahme)
IMHO nicht mit
*Speicher (beliebige Zeitspanne zwischen Befüllung und Entnahme)
gleichsetzen.
MfG,
Fpga K. schrieb:> Funktioniert wunderbar> mit einen Kondensator: Aufladen, Abklemmen, Nachmessen.
bei einer Spule musst du es halt etwas anders machen:
Aufladen, KURZSCHLIEßen, Nachmessen
geht mit realen Bauelementen halt mehr oder weniger gut
Walter S. schrieb:> Fpga K. schrieb:>> Funktioniert wunderbar>> mit einen Kondensator: Aufladen, Abklemmen, Nachmessen.>> bei einer Spule musst du es halt etwas anders machen:> Aufladen, KURZSCHLIEßen, Nachmessen>> geht mit realen Bauelementen halt mehr oder weniger gut
Da misst du aber null -> Egal ob real oder ideal eine Induktivität ist
kein Speicher.
Ein supraleitender metallring speichert den eingeschlossen magnetischen
Fluß. Der Ringstrom bleibt erhalten.
Beim Kondensator bleibt die Spannung erhalten.
@Joe: ich muss mich hierzu noch etwas ausgiebiger äußern, das geht aber
im Moment nicht weil ich dazu Muße brauche (und Spracherkennung), und
beides fehlt häufig am Wochenende.
Bzw. wär ich zwischendurch bereits dankbar für einen Link auf etwaigen
Lesestoff nach dem Motto "FI-Analogie behutsam erklärt für kleine
Mädchen" o.dgl.
voltwide schrieb:> Ein supraleitender metallring speichert den eingeschlossen magnetischen> Fluß. Der Ringstrom bleibt erhalten.
Im wesentlichen stimme ich dir zu. Nur ist Supraleitung ein
quantenmechanischer Effekt, der beim Unterschreiten einer
Sprungtemperatur schlagartig eintritt - nix mit "mehr oder weniger" gut
Speicherung. Also eine Eigenschaft die qualitativ nicht von der
Aufbau(Drahtspule bestimmt) wird.
Insofern ist es IMHO nicht zulässig von den Eigenschaften einer Spule
unterhalb eine Sprungtemperatur auf die Eigenschaften oberhalb zu
schliessen.
Die Sprungtemperatur markiert hier eine Qualitätswechsel analog der
Aggregatzustanden. Und da schliesst auch keiner aus den Eigenschaften
des Wassereises auf die des Wasserdampfes oder des flüssigen Wassers.
Die sind grundverschieden. Genauso wie die eines gebogenen Drahtes beim
Raumtemperatur oder als Supraleiter unterhalb der Sprungtemperatur.
MfG,
Die Betrachtung einer supraleitenden Spule ist hier gar nicht nötig.
Die reale Spule hat eine Eigenzeitkonstante teL=L/Rw
(Rw=Wicklungswiderstand) mit der der Kurzschlußstrom in der Spule nach
dem Aufladen abklingt. Das ist genau äquivalent zum Kondensator mit
seiner Eigenzeitkonstanten von teC=C*Riso (Riso=Isolationswiderstand),
mit der die Leerlaufspannung am Kondensator nach dem Aufladen abklingt.
Der Unterschied ist einzig, dass man viel bessere Isolatoren als Leiter
herstellen kann und daher die Zeitkonstanten beim Kondensator sehr viel
größer als bei den Induktivitäten sind. Beim Kondensator erreicht man
problemlos Stunden, während die Abklingzeiten bei Spulen im Bereich von
ms oder µs liegen.
Phil schrieb:> Hallo Leute,>> mittlerweile kann ich mir ja ganz gut vorstellen, wie ein Kondensator> praktischerweise funktionert.>> Bei einer Spule sieht das schon ganz anders aus.>> Nen Kondensator (Ladungsspeicher) nehm ich immer um was zu glätten bzw.> zu puffern.>> Was ist eine Spule? Wie stellt man sich die am besten vor?
Also für diesen Vergleich von RLC nimmt man am besten das mechanische
Äquivalent, nämlich das Masse-Feder-Dämpfer System.
Eine Induktivität ist wie oben schon erwähnt kein Speicherelement. Im
Gegensatz zu einer Kapazität oder eine Feder, sondern ein
Trägheitselement also eine Masse.
Fpga K. schrieb:> Bei einer Spule/Induktivität ist mir dergleichen noch nie geglückt ->> was dafür spricht das die Bezeichnung Speicher bei einer Induktivität> falsch ist.Fpga K. schrieb:> Da misst du aber null -> Egal ob real oder ideal eine Induktivität ist> kein Speicher.Tobi H. schrieb:> Eine Induktivität ist wie oben schon erwähnt kein Speicherelement. Im> Gegensatz zu einer Kapazität oder eine Feder, sondern ein> Trägheitselement also eine Masse.
Jungs, einfach mal nachdenken!
Gerade wenn ihr das Beispiel eines LC-Schwingkreises bemüht.
Dem Kondensator ordnet ihr Speichereigenschaften zu. Zunächst ist der
Kondensator geladen, er enthält also elektrische Energie. Im nächsten
Zyklus entlädt sich dieser Kondensator durch einen Stromfluss in die
Spule. Der Kondensator ist entladen und enthält keine Energie mehr. Im
nächsten Zyklus wird er wieder geladen und enthält die ursprüngliche
Energie (keine Dissipation).
Preisfrage: Wo ist die Energie, wenn der Kondensator gerade entladen
ist? In der Induktivität (magnetischen Feld) auf jeden Fall nicht, ist
ja nach eurer Auffassung kein Speicherelement.
David P. schrieb:> Ich bin ja nun bereit zu konvertieren mit dem Fernziel, einst auch dies> nachvollziehen zu können:
Du mußt nicht konvertieren.
Was bedeutet denn FU-Analogie oder FI-Analogie? Das bedeutet nur, dass
die beschreibenden Differentialgleichungen ähnlich sind und das dabei
ähnliche Strukturelemente verwendet werden. Man kann ein mechanische
System sowohl mit der FU-Analogie als auch der FI-Analogie exakt und
korrekt beschreiben. Es gibt kein Richtig oder Falsch. Problematisch
wird es nur, wenn beide Systeme, also elektrisch und mechanisch
einheitlich beschrieben werden sollen. Nehmen wir einen
elektromechanischen Wandler. Hier müssen eben alle Fluss- und alle
Potentialgrößen konsistent sein, da jedes Wandlerprinzip auf der
Onsager-Relation beruht. Das Onsagerprinzip läßt jedoch keine Deutungen
zu. Es gibt nur eine Flusskopplung über die Transportkoeffizienten.
Somit ist die von mir angedeutete Darstellungsweise für gekoppelte
Systeme die einzig sinnvolle Darstellungsweise.
David P. schrieb:> Nur brauche ich dazu (wenn das oben verlinkte schon für kleine Mädchen> war) bitte wirklich einen Einstieg auf dem Niveau von
Dieses Niveau sollte nun wirklich jeder verstehen.
http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/Material_KPK.html
Joe G. schrieb:> Gerade wenn ihr das Beispiel eines LC-Schwingkreises bemüht.> Dem Kondensator ordnet ihr Speichereigenschaften zu. Zunächst ist der> Kondensator geladen, er enthält also elektrische Energie. Im nächsten> Zyklus entlädt sich dieser Kondensator durch einen Stromfluss in die> Spule. Der Kondensator ist entladen und enthält keine Energie mehr. Im> nächsten Zyklus wird er wieder geladen und enthält die ursprüngliche> Energie (keine Dissipation).> Preisfrage: Wo ist die Energie, wenn der Kondensator gerade entladen> ist? In der Induktivität (magnetischen Feld) auf jeden Fall nicht, ist> ja nach eurer Auffassung kein Speicherelement.
Hallo Joe,
ich unterscheide strikt ob Speicher (beliebige Speicherzeit) oder
Verzögerung (feste "Speicherzeit"). Diese beliebige Speicherzeit hast du
bei einer Spule nicht, da die Umwandlung Strom -> Magnetfeld permanent
läuft. Beim C dagegen haben wir ein elektrostatisches Feld also einen
zeitlich konstanten Zustand und damit eine Speicherung.
Gerade dieser -zeitliche Konstanz- zeichnet die Speicherung auf, der
skizzierte Lc Kreis dagegen ist von eine -kontinuirlichen
Energiewandlung- gekennzeichnet.
Würde man allein den Erhalt der Energie im geschlossenen System nach
Energieerhaltungssatz als Energiespeicherung bezeichnen wäre jeder
geschlossener Prozess eine "Energie-Speicherung".
MfG,
Danke aber 'seufz'.
Bitte keine Differenzialgleichungen sondern einfach nur
Analogiebeispiele von mechanischen/fluidischen/elektrischen Anwendungen
aus dem technischen Alltag, bei denen man sich in die FI-Analogie rein
denken kann.
Ich bitte auch beim Überreichen von Lexika möglichst schon um Nennung
des Kapitels, welches ich aufschlagen soll...
Oder sollte ich einfach bei der FI-Analogie bleiben? Mir geht es nur um
die Analogie beispielsweise zwischen Strömungsschaltungen und
elektrischen Schaltungen, nie um gekoppelte Systeme, die beides
enthalten.
Beispielsweise ein gefedertes Rad an einem Auto. Dort gibt es eine
(gefederte) Masse, einen (sog.) Stoßdämpfer und eine Feder. Mal
abgesehen davon, dass der Begriff Stoßdämpfer völlig falsch ist, da der
Stoßdämpfer den Stoß nicht dämpft (denn das macht die Feder) sondern
diesen erstmal kräftig an das Popometer durchleitet, würde ich einfach
gerne eine analoge Anordnung aus elektrischen Bauteilen oder
strömungstechnischen Bauteilen skizzieren oder verstehen.
Dass der Stoßdämpfer am Auto einem elektrischen Widerstand bzw. einer
fluidischen Drossel entspricht, ist doch eigentlich sonnenklar. Ebenso
entspricht die Feder am Auto doch klar einem elektrischen Kondensator
bzw. einem fluidischen Druckbehälter. Oder etwa nicht.
Also mit welcher Analogietabelle kann ich solche technischen Systeme
zwischen elektrisch/mechanisch/strömungsmechanisch übersetzen?
--
PS: muss jetzt wieder heim, kann also sein dass es mit weiteren Postings
etwas dauert
Fpga K. schrieb:> Hallo Joe,> ich unterscheide strikt ob Speicher (beliebige Speicherzeit) oder> Verzögerung (feste "Speicherzeit"). Diese beliebige Speicherzeit hast du> bei einer Spule nicht,...
Das ist doch Wortspielerei, „beliebige Speicherzeit“ oder „feste
Speicherzeit“. Energie kann entweder gewandelt, gespeichert oder
dissipiert werden. Mehr nicht. Sicherlich können Begriffe wie statisch
oder dynamisch noch mit der Energie verknüpft werden. Der Mechaniker
nennt sie dann z.B. potentielle oder kinetische Energie. Aber nur weil
kinetische Energie nicht statisch ist, kommt keiner auf die Idee sie
nicht mehr Energie zu nennen.
Wenn das Beispiel der Spule zu abstrakt ist, nehme eine Rohrleitung in
der Wasser mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit fließt.
Selbstverständlich ist in dem fließendem Wasser Energie gespeichert.
Natürlich ist sie nicht statisch, der Energieträger, die Masse fließt
eben.
Yalu X. schrieb:> Eine Induktivität ist ein Magnetflussspeicher.
Das bringt einem Anfänger wohl nichts.
Meine Erklärung ist ein Vergleich mit einer Wasserleitung: Der Strom ist
die Fließmenge des Wassers und die Indkutivität die Schwungmasse eines
Mühlrades. Die Spannung dann natürlich der Wasserdruck.
David P. schrieb:> Bitte keine Differenzialgleichungen sondern einfach nur> Analogiebeispiele von mechanischen/fluidischen/elektrischen Anwendungen> aus dem technischen Alltag, bei denen man sich in die FI-Analogie rein> denken kann.
Bitteschön. Einmal elektrisch, einmal mechanisch, zweilmal das gleiche
Ergebnis :-)
Joe G. schrieb:> Fpga K. schrieb:>> Hallo Joe,>> ich unterscheide strikt ob Speicher (beliebige Speicherzeit) oder>> Verzögerung (feste "Speicherzeit"). Diese beliebige Speicherzeit hast du>> bei einer Spule nicht,...>> Das ist doch Wortspielerei, „beliebige Speicherzeit“ oder „feste> Speicherzeit“. Energie kann entweder gewandelt, gespeichert oder> dissipiert werden. Mehr nicht. Sicherlich können Begriffe wie statisch> oder dynamisch noch mit der Energie verknüpft werden. Der Mechaniker> nennt sie dann z.B. potentielle oder kinetische Energie. Aber nur weil> kinetische Energie nicht statisch ist, kommt keiner auf die Idee sie> nicht mehr Energie zu nennen.
Macht doch keiner. Es streitet keiner ab, das das magnetische Feld
Energie enthält. Mit einem Satz wie:
"Die Energie ist im magnetischen Feld der Induktivität."
habe ich hier kein Problem, aber mit dem fast gleichlautenden Satz:
"Die Energie ist im magnetischen Feld der Induktivität gespeichert."
schon, weil der ThreadOpener fragt wozu man eine Induktivität
Praktischerweise verwendet, also welche Eigenschaft der Induktivität man
ausnutzt. Nun verwendet man aber eine Induktivität nicht wegen
Energiespeicherung oder um Signale zu glätten sondern um "Signale"
"aufzurauhen" (blöder Begriff - gefällt mir selber nicht).
Phil schrieb:> Nen Kondensator (Ladungsspeicher) nehm ich immer um was zu glätten bzw.> zu puffern.
Vielleicht besser als Aufzählung: Induktivitäten nehm ich immer um:
-Transformation von (Sinus)-Wechselspannung (Trafo)
-Transformation von (gepulster)-Gleichspannung (Schaltnetzteil)
-Impedanzanpassung (Übertrager im Lautsprecher)
-Erzeugung von Spannungsspitzen (Zündtrafo, Weidezaun)
-galvanische Trennung (Trenntrafo)
-Frequenzmischung (Ringmodulator)
-Blindleistungskompensation (Phasenschieber)
aber nicht um etwas zu puffern (Energiespeicher). Gegenbeispiele
willkommen, insbesonders wenn deutlich wird das man hier nicht einen C
(als Puffer) verwenden kann.
MfG,
Die Erklärung von Sprut hat mir am besten gefallen:
http://sprut.de/electronic/switch/parts.html#spule
1. Kondensator an Stromquelle -> die Spannung steigt kontinuierlich
Die Energie wird in einem elektrischen Feld gespeichert
2. Spule an Spannungsquelle -> der Strom steigt kontinuierlich
Die Energie wird in einem Magnetfeld gespeichert.
Bei 1. muss man aufhören, bevor die Isolation gefährdet ist
Bei 2. muss man aufhören, bevor die Spule in die Sättigung gerät
Lädt man den Kondensator auf und verbindet ihn mit der Spule,
wird die Engergie zwischen den beiden pendeln. Und wenn es keine
Verluste gäbe, bis in alle Ewigkeit.
Man kann das gut mit einem mechanischen Pendel vergleichen:
1. Ich bewege das Pendel in eine höhere Lage und führe ihm somit
potentielle Energie (Lageenergie) zu. Das kann ich wie beim geladenen
Kondensator ohne Zeitbegrenzung aufrecht erhalten.
2. Beim Loslassen wird das Pendel zunächst in seine niedrigste Lage
beschleunigt. Die potentielle Energie ist jetzt 0 und komplett in
kinetische Energie übergegangen. Vergleichbar mit der Spule; auch hier
kann dieser Zustand nicht statisch beibehalten werden. Erst wenn das
Pendel wieder seinen höchsten Punkt erreicht hat, ist die Energie
wieder rein potentiell und das Spiel kann von neuem beginnen. Und ohne
Verluste (Reibung, Luftwiderstand) auch hier bis in alle Ewigkeit.
Joe G. schrieb:> David P. schrieb:>> Bitte keine Differenzialgleichungen sondern einfach nur>> Analogiebeispiele von mechanischen/fluidischen/elektrischen Anwendungen>> aus dem technischen Alltag, bei denen man sich in die FI-Analogie rein>> denken kann.>> Bitteschön. Einmal elektrisch, einmal mechanisch, zweilmal das gleiche> Ergebnis :-)
Für Faule bitte immer die ASC-Datei anhängen. Vielen Dank.
Sultan schrieb:> Für Faule bitte immer die ASC-Datei anhängen. Vielen Dank.
Hilft nur bedingt, da man dazu noch die Bibliothek mechatronik.lbr
benötigt. Für die elktrische Variante, siehe Anhang.
Fpga K. schrieb:> "Die Energie ist im magnetischen Feld der Induktivität."> habe ich hier kein Problem, aber mit dem fast gleichlautenden Satz:> "Die Energie ist im magnetischen Feld der Induktivität gespeichert."
Das wird ja fast philosophisch ;-)
Vielleicht einigen wir uns auf folgende Darstellungsweise.
Die Induktivität und die Kapazität sind passive ideale Bauelemente mit
energiespeichenden Eigenschaften. Der Widerstand ist ein passives
Bauelement mit dissipativen Eigenschaften. Sie finden bei folgenden
Anwendungen ihren Einsatz:
- …
- …
> aber nicht um etwas zu puffern (Energiespeicher). Gegenbeispiele> willkommen, insbesonders wenn deutlich wird das man hier nicht einen C> (als Puffer) verwenden kann.
aber sofort:
Spiralfeder in einer mechanischen Uhr. Fallgewichte wie in einer Turmuhr
sind bei einer Taschenuhr recht hinderlich ;-)
hydraulischer Widder als Wasserpunmpe