Physik-LK · Skript 3 · Elektrizitätslehre
Kondensator laden und entladen
Ein Kondensator wird über einen Widerstand geladen (Schalter auf 1) oder entladen (Schalter auf 2). Spannung und Stromstärke ändern sich exponentiell mit der Zeitkonstante τ = R · C. Beim Entladen gilt UC(t) = U0 · e−tτ, nach der Halbwertszeit T12 = R · C · ln(2) ist die Spannung halbiert.
So gehst du vor
- 1Wähle Widerstand R und Kapazität C.
- 2Tippe „Schalter auf 1: Laden“. Die Messwerterfassung zeichnet UC und I auf.
- 3Wenn der Kondensator voll ist, „Schalter auf 2: Entladen“ tippen und die Entladung abwarten.
- 4Messabstand wählen und „t und UC seit dem Umschalten in die Tabelle“ tippen.
- 5In der Tabelle die halblogarithmische Darstellung auswerten: Die Steigung liefert die Zeitkonstante τ.
Spannungsmesser
0,00 V
Strommesser
0,000 mA
Quellenspannung U0
10,0 VWiderstand R
Kapazität C
Aufzeichnung als Messtabelle
alle
Bauteile wechseln setzt einen entladenen Kondensator ein. Die Aufzeichnung beginnt bei jedem Umschalten neu und läuft fünf Zeitkonstanten lang.
Zeitkonstante aus der Entladekurve: ln(UC) über t
Für eine Entladekurve. Im Diagramm: ln(UC) über t (UC in V eingesetzt), eine Gerade mit der Steigung −1R · C.
| Nr. | Zeit t in s | Spannung UC in V |
|---|
Aufträge
- R = 10 kΩ, C = 1000 µF: Laden, dann entladen. Lies aus dem Diagramm ab, nach welcher Zeit die Spannung auf 37 % bzw. 50 % gefallen ist, und vergleiche mit τ und T12.
- Wie hängen Spannung und Stromstärke beim Laden zusammen? Erkläre, warum der Strom am Anfang am größten ist.
- Übernimm eine Entladekurve in die Tabelle und bestimme τ aus der halblogarithmischen Darstellung.
- Halbiere R, verdopple C. Was passiert mit τ? Prüfe nach.
- Bestimme die Kapazität von Kondensator X. Löse erst danach auf.
Theorie: E-Lehre-Skript, Kapitel „Auf- und Entladen eines Kondensators“.