Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aufladung eines Kondensators mit Voltmeter messen - Wie?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von OP (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Abend,
bin Informatik-Erstsemester und dank abgewählter Oberstufen-Physik von 
Elektronik- u. Schaltungskenntnisswissen vollständig befreit. Jetzt muss 
ich aber leider Technik für Informatiker belegen und muss dafür 
unbedingt die folgende Übung bearbeiten. (Bitte nicht mit Fach-Termini 
erschlagen.)

Grundsätzlich soll ich einen Kondensator aufladen. Dafür soll zunächst 
ein Widerstand und der Kondensator in Reihe geschaltet werden. Die 
wichtigen konkreten Aufgaben sind:
- Aufladung des Kondensators messen
- Wertepaare für Aufladezeit und Spannung am Kondensator ermitteln + 
begründen warum man bis mind. 3.5 Volt messen soll
(vorgeschlagene Methode: Mit leeren Kondensator starten, dann die 
Aufladung mit einem Voltmeter messen)
- Kapazität des Kondensators bestimmen

Meine Überlegungen:
("zwangloser" Paint-Schaltkreis-Entwurf im Anhang)
Aufladung = Wie viele Ladungen auf beiden Seiten des Kondensators sind, 
beobachtbar über die Stromstärke (Ø-Stromstärke x Zeit = Anzahl 
Ladungsträger auf Kondensator)
Aufgabe will aber eher das man die Aufladung mit einem "Voltmeter" 
beobachtet. Ich habe aber keine echte Vorstellung wie das gehen soll. 
Die Spannung im Stromkreis ist doch konstant, während mit zunehmender 
Volligkeit/Aufladung des Kondensators die Stromstärke abnimmt, oder 
nicht?
Das Einzige was ich mir vorstellen kann ist die Entladung mit dem 
Voltmeter zu messen, also beide Kondensatorseiten verbinden und 
Potenzialdifferenz (=Spannung) messen, aber ich kann ja nicht 
gleichzeitig beide Seiten verbinden und den Kondensator aufladen, oder? 
(Voltmeter mit unbegrenzten Widerstand direkt an Platten halten oder 
sowas?)
Warum bis 3,5 Volt auch nicht die leiseste Ahnung??
Wenn ich die Werte hätte sollte Kapazitätsbestimmung wieder einfacher 
sein, würde wohl über Stromstärke gehen, aber wir haben auch einfach 
eine Formel die man umstellen kann.

Grüße und danke für jegliche Hilfe

: Gesperrt durch Moderator
von Martin H. (horo)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Ich löse Dir nicht Deine Übungsaufgabe, zeige aber einen Einstieg zum 
Verständnis...
https://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied -> siehe erste zwei Bilder
und speziell
https://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Ladevorgang

Ciao, Martin

von Klaus R. (klara)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
OP schrieb:
> bin Informatik-Erstsemester und dank abgewählter Oberstufen-Physik von
> Elektronik- u. Schaltungskenntnisswissen vollständig befreit. Jetzt muss
> ich aber leider Technik für Informatiker belegen und muss dafür
> unbedingt die folgende Übung bearbeiten. (Bitte nicht mit Fach-Termini
> erschlagen.)

Jetzt sind wir schon so weit das ein Informatiker keine Ahnung von 
Elektronik haben muß. Ohje!
>
> Grundsätzlich soll ich einen Kondensator aufladen. Dafür soll zunächst
> ein Widerstand und der Kondensator in Reihe geschaltet werden. Die
> wichtigen konkreten Aufgaben sind:
> - Aufladung des Kondensators messen
> - Wertepaare für Aufladezeit und Spannung am Kondensator ermitteln +
> begründen warum man bis mind. 3.5 Volt messen soll

Wegen den Messbereichen der Messinstrumente vielleicht?

> (vorgeschlagene Methode: Mit leeren Kondensator starten, dann die
> Aufladung mit einem Voltmeter messen)

OK.
> - Kapazität des Kondensators bestimmen

OK.

>
> Meine Überlegungen:
> ("zwangloser" Paint-Schaltkreis-Entwurf im Anhang)
> Aufladung = Wie viele Ladungen auf beiden Seiten des Kondensators sind,
> beobachtbar über die Stromstärke (Ø-Stromstärke x Zeit = Anzahl
> Ladungsträger auf Kondensator)

Man gibt bestenfalls die Landungsmenge an.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0205141.htm

> Aufgabe will aber eher das man die Aufladung mit einem "Voltmeter"
> beobachtet. Ich habe aber keine echte Vorstellung wie das gehen soll.

Siehe Ladevorgang des Kondensators.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0205301.htm

> Die Spannung im Stromkreis ist doch konstant, während mit zunehmender
> Volligkeit/Aufladung des Kondensators die Stromstärke abnimmt, oder
> nicht?

Eher nicht. Siehe in letzten Link den Verlauf von Uc.

> Das Einzige was ich mir vorstellen kann ist die Entladung mit dem
> Voltmeter zu messen,

Guter Ansatz.

> also beide Kondensatorseiten verbinden

Dann hat Du den Kondensator entladen, nennt sich Kurzschluß

> und
> Potenzialdifferenz (=Spannung) messen, aber ich kann ja nicht
> gleichzeitig beide Seiten verbinden

Du kannst ein Voltmeter an beiden Seiten des Kondensators anlegen. Das 
Voltmeter muss relativ hochohmig sein damit nicht so viel Ladung vom 
Kondensator entweicht. Ein Kondensator mit hoher Kapazität wäre hier 
hilfreich.

> und den Kondensator aufladen, oder?

Ein Kondensator mit hoher Kapazität wäre hier hilfreich.

> (Voltmeter mit unbegrenzten Widerstand direkt an Platten halten oder
> sowas?)

Oder, Ein Kondensator mit hoher Kapazität.

> Warum bis 3,5 Volt auch nicht die leiseste Ahnung??

Hängt wohl mit den Werten des Widerstandes und des Kondensators ab und 
den Messbereichen Deiner Messinstrumente.

> Wenn ich die Werte hätte sollte Kapazitätsbestimmung wieder einfacher
> sein, würde wohl über Stromstärke gehen, aber wir haben auch einfach
> eine Formel die man umstellen kann.

Mathe solltest Du ja für Informatik eigentlich können.
Schau Dir mal die e-Funktionen zur Aufladung eines Kondensators an.

mfg klaus

von Paul B. (paul_baumann)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus R. schrieb:
>> Warum bis 3,5 Volt auch nicht die leiseste Ahnung??
>
> Hängt wohl mit den Werten des Widerstandes und des Kondensators ab und
> den Messbereichen Deiner Messinstrumente.

Eher damit:

Klaus R. schrieb:
> Schau Dir mal die e-Funktionen zur Aufladung eines Kondensators an.

63% von 6 Volt....

@TO
Du hast ja gleich einen Vorrat an 5 Kondensatoren zum Laden gepostet.
Da brauchst Du vom Meister auch 5 Voltmeter...
:)

MfG Paul

von U. M. (oeletronika)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich möchte noch einen Hinweis zu Hintergründen geben.

Die Aufladung eines Kondensators über einen Widerstand (an einer konst. 
Spannungsquelle) ist ebenso wie die Entladung über den Widerstand ein 
klassischer Einschwingvorgang, der in den Naturwissenschaften an einer 
unendlichen Vielzahl von Effekten beobachtbar ist.

Mathematisch wird das mit der Exponentialfunktion beschrieben.
In dem Zusammenhang ist auch der Begriff der Halbwertzeit zu nennen,
welche ein Maß für die Geschwindigkeit des Einschwingvorganges ist.
https://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertszeit

Dann sollte auch der Begriff der Zeitkonstante, welche da immer wieder 
auftaucht, aus der Schulmathematik gut bekannt sein.
https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus R. schrieb:

> Jetzt sind wir schon so weit das ein Informatiker
> keine Ahnung von Elektronik haben muß. Ohje!

Ist doch die klassische Arbeitsteilung:

Hardwareleute stellen Rechenleistung bereit, Informatiker
verpulvern sie. Jeder tut, was er am besten kann.

von Paul B. (paul_baumann)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Possetitjel schrieb:
> Hardwareleute stellen Rechenleistung bereit, Informatiker
> verpulvern sie.

Du bist schlecht über Informatiker informiert.
:)
MfG Paul

von Dirk J. (dirk-cebu)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
OP schrieb:
> und dank abgewählter Oberstufen-Physik von
> Elektronik- u. Schaltungskenntnisswissen vollständig befreit

Das merkt man. Deine Gedankengänge sind auch von jeder Logik befreit.

> Aufladung = Wie viele Ladungen auf beiden Seiten des Kondensators sind,
> beobachtbar über die Stromstärke (Ø-Stromstärke x Zeit = Anzahl
> Ladungsträger auf Kondensator)

Man kann es sich auch schwer machen...

von Forist (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
OP schrieb:
> ("zwangloser" Paint-Schaltkreis-Entwurf im Anhang)

Du weisst schon, dass man mit Paint auch gerade Linien ohne Gekrakel, 
also Rechtecke (aka Widerstand), gerade Striche (aka 
Kondensator/Batterie/Leiter), Texte und Kreise (aka Messgeräte) malen 
kann, damit das nicht wie der letzte Müll aussieht?

von excurso (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Possetitjel schrieb:
> Klaus R. schrieb:
> Jetzt sind wir schon so weit das ein Informatiker keine Ahnung von
> Elektronik haben muß. Ohje!
>
> Ist doch die klassische Arbeitsteilung:
> Hardwareleute stellen Rechenleistung bereit, Informatiker verpulvern
> sie. Jeder tut, was er am besten kann.

Und dann gibt es noch die technischen Informatiker... Was tun die? :)

von Der Andere (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Troll:
Ein angehender Informatiker, der keine Oberstufenmathematik beherrscht?
Ein angehender Informatiker, der nicht mal grundlegend mit paint umgehen 
kann?
Ein angehender Informatiker, der sowas nicht mit Software löst? Also mit 
einer Simulation?

Falls OP doch kein Troll sein sollte hier meine Lösung für ihn:
http://praxistipps.chip.de/schaltungen-simulieren-die-3-besten-programme_49557

von Dirk J. (dirk-cebu)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Forist schrieb:
> Du weisst schon, dass man mit Paint ...

Immerhin hat er die "Zeichnung" nicht als 3 MB Bitmap hochgeladen ;)

von Alex G. (dragongamer)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
OP schrieb:
> Guten Abend,
> bin Informatik-Erstsemester und dank abgewählter Oberstufen-Physik von
> Elektronik- u. Schaltungskenntnisswissen vollständig befreit.
Da hast du in dem Bereich eher nicht viel verpasst...
Wir haben im Physikleistungskurs der Oberstufe, Relativitäts- und 
Quantentheorie gemacht, aber Elektronik nicht weiter vertieft als U = 
I*R aus der 10ten.

von Klaus R. (klara)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alex G. schrieb:
> Da hast du in dem Bereich eher nicht viel verpasst...
> Wir haben im Physikleistungskurs der Oberstufe, Relativitäts- und
> Quantentheorie gemacht

Quantenrechner sind im kommen.

Beitrag #5591618 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
OP schrieb:
> Die Spannung im Stromkreis ist doch konstant, während mit zunehmender
> Volligkeit/Aufladung des Kondensators die Stromstärke abnimmt, oder
> nicht?

Um es exakt zu formulieren: Die Summe der Spannungen im Stromkreis ist 
0V. Das wird dir noch in Form des 2. Kirchhoffsches Gesetzes begegnen, 
falls das nicht sogar schon dran war. Für deinen Widerstand gilt das 
ohmsche Gesetz. Wenn du jetzt deinen abnehmenden Strom dazu nimmst, wird 
es also ganz einfach.

Beitrag #5591626 wurde von einem Moderator gelöscht.
Dieser Beitrag ist gesperrt und kann nicht beantwortet werden.