Kondensatorladung < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 06:18 Fr 07.10.2005 | | Autor: | emmbeh |
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
Ich habe eine Schaltung, Netzteil 5V, angeschlossen an einem Widerstand und ein Schalter, konstruiert mit zwei Metalfolien, die bei Betaetigung den Kontakt schliessen. Parallel zu diesem Widerstand und dem Schalter befindet sich ein anderer Widerstand und ein druckabhaengiger Widerstand. Ich betrachte den Schalter wegen seiner Konstruktion auch als einen Kondensator. Nachdem ich die Spannung anlege, erhalte ich ueber den Schalter/Kondensator 5V. Wenn ich den Schalter betaetige, sehe mit dem Oszilloskop einen Spannungsspeak von ueber 6V ueber dem Schalter. Ich versuche diese Beobachtung zu erklaeren: Ich lade den Schalter/Kondensator auf 5V. Der Kondensator ist definiert durch den Plattenabstand, Material und Plattenflaeche. Wenn ich den Schalter betaetige, verringere ich den Abstand zwischen den Platten, erhoehe dabei die Kapazitaet. Nun vermute ich, dass ich einen zusaetzlichen Ladungsstrom erhalte, was die Spannung ueber die 5V hinaus wachsen laesst. Diese Ueberspannung sehe ich zu einem spaeteren Zeitpunkt an dem druckabhaengigen Widerstand (zu dem Zeitpunkt ist der Widerstandswert mehrere Megaohm). Die ganze Zeit habe ich die Spannung vom Netzteil 5V. Am Schalter/Kondensator sehe ich also ca. 6V, dann sehe ich den Schalter schalten, die Spannung am Schalter geht gegen 0V, allerdings dies ist bevor ich die Ueberspannung am druckabhaengigen Widerstand sehe.
Ich habe im Moment zwei Probleme:
a. Ist die Erklaerung der Ueberspannung am Schalter richtig? Wahrscheinlich nicht, weil zwischen dem Schalter und dem Netzeil keine Spannung anliegt, kann auch kein Strom fliessen.
b. Nachdem ich die Ueberspannung am Schalter sehe, schliesse ich den Schalter kurz, was die Spannung einbrechen lassen sollte (nicht nur am Schalter, sondern auch spaeter am druckabhaengigen Widerstand).
Ich waere dankbar fuer Anregungen oder Erklaerung fuer dieses Verhalten.
Vielen Dank,
Marco
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Hallo Marco,
Ich habe die Schaltung so gezeichnet, wie Du sie beschrieben hast. Widerstand in Reihe mit Kondensator und parallel dazu die beiden anderen Widerstände.
[Dateianhang nicht öffentlich]
> a. Ist die Erklaerung der Ueberspannung am Schalter
> richtig? Wahrscheinlich nicht, weil zwischen dem Schalter
> und dem Netzeil keine Spannung anliegt, kann auch kein
> Strom fliessen.
Also die Aussage mit der Erhöhung der Kapazität ist richtig, weil [mm] C=\bruch{\epsilon*A}{d} [/mm]
- jedoch gilt das nur für einen Plattenkondensator (zwei parallel zueinander stehende Platten).
Dadurch das Du den Abstand verringerst, erhöht sich also die Kapazität und damit ändert sich natürlich auch die Spannung die über die beiden parallel liegenden Widerstände abfällt, da ja mehr Ladung in den Kondensator gespeichert werden kann als zuvor. Allerdings kann ich mir nicht erklären wie da aufeinmal 6V auftreten können wenn nur 5V anliegen. Wobei, wenn Du das alles als Kondensator betrachtest, dann hast Du auch eine Spannung und damit auch einen Strom. [mm] U=\bruch{Q}{C} [/mm] und da die Ladung und die Kapazität sich erhöhen muss U eigentlich konstant bleiben.
> b. Nachdem ich die Ueberspannung am Schalter sehe,
> schliesse ich den Schalter kurz, was die Spannung
> einbrechen lassen sollte (nicht nur am Schalter, sondern
> auch spaeter am druckabhaengigen Widerstand).
Und wo ist bei b nun das Problem?
Gruß
kruder
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:32 Fr 07.10.2005 | | Autor: | emmbeh |
Kruder, danke fuer Deine Nachricht.
Wenn ein Kondensator direkt an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, kann ich verstehen, dass die Spannung nicht ueber die 5V gehen sollte. Allerdings habe ich auch einen Widerstand in Reihe, was wohl mehr Spiel in diesem Zusammenhang erlaubt. Der Spannungspeak erinnert mich an eine Exponential Funktion (steil aufwaerts gehend bevor dem Schaltungszeitpunkt). Es koennte damit zu tun haben, dass ich den Plattenabstand verringere und U ~ 1/d, oder wegen einem zusaetzlichen Ladungsstrom. Kurz bevor dem Schalten habe ich ca. 6V, was offensichtlich die Ueberspannung am druckabhaengigen Widerstand verursacht.
zu b.: Mein Problem mit b ist, dass ich die Ueberspannung am Schalter sehe (Kondensator), allerdings in dem Schaltungsmoment sollte ich die Spannung (Ueberspannung) kurzschliessen, was ich auch am Spannungseinbruch sehen kann. Die Entladung sollte direkt ueber die Schaltungskontakten erfolgen, nicht ueber die angeschlossenen Widerstaende. Die Spannung am druckabhaengigen Widerstand steigt, und am Ende (Widerstand >8MOhm) sehe ich die Ueberspannung. Nachdem ich den Kondensator kurzschliesse, wo bleibt die Spannung/Energie gespeichert?
Danke,
Marco
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Hallo Marco,
> Wenn ein Kondensator direkt an eine Spannungsquelle
> angeschlossen ist, kann ich verstehen, dass die Spannung
> nicht ueber die 5V gehen sollte. Allerdings habe ich auch
> einen Widerstand in Reihe, was wohl mehr Spiel in diesem
> Zusammenhang erlaubt.
Weshalb mehr Spiel? An R1 und R2 liegen jeweils die 5V an. Je nachdem wie groß R1 ist, fällt ein bestimmtes Potential über R1 ab und die Differenz zwischen 5V und dem Potential liegt dann an C an und lädt diesen erstmal auf (Man sagt ja bis ungefähr [mm] 5*\tau [/mm] ist C zu 99% geladen/entladen).
[mm] U=U_{R1}+U_{C}=I*R_{1}+\bruch{I}{j*\omega*C}
[/mm]
> Der Spannungspeak erinnert mich an
> eine Exponential Funktion (steil aufwaerts gehend bevor dem
> Schaltungszeitpunkt). Es koennte damit zu tun haben, dass
> ich den Plattenabstand verringere und U ~ 1/d, oder wegen
> einem zusaetzlichen Ladungsstrom.
Was passiert wenn Du den Schalter in der Mitte anhälst?
> Kurz bevor dem Schalten
> habe ich ca. 6V, was offensichtlich die Ueberspannung am
> druckabhaengigen Widerstand verursacht.
Hast Du die Spannungsmessung nun am druckabhängigen Widerstand oder am Kondensator vorgenommen?
> zu b.: Mein Problem mit b ist, dass ich die Ueberspannung
> am Schalter sehe (Kondensator), allerdings in dem
> Schaltungsmoment sollte ich die Spannung (Ueberspannung)
> kurzschliessen, was ich auch am Spannungseinbruch sehen
> kann.
> Die Entladung sollte direkt ueber die
> Schaltungskontakten erfolgen, nicht ueber die
> angeschlossenen Widerstaende. Die Spannung am
> druckabhaengigen Widerstand steigt, und am Ende (Widerstand
> >8MOhm) sehe ich die Ueberspannung.
> Nachdem ich den
> Kondensator kurzschliesse, wo bleibt die Spannung/Energie
> gespeichert?
Na ein Kondensator hat auf der einen Seite ja positive und auf der anderen negative Ladung, wenn du diese zusammenführst, gleichen sich die Ladungen aus. Das heißt die vorher gespeicherte Energie nur durch den Abstand der Platten vorhanden war. Je näher sich diese kommen desto größer wird die Anziehungskraft der Ladungen aufeinander....
Die Überspannung kann ich leider auch nicht erklären!
Gruß
kruder
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 18:25 Fr 07.10.2005 | | Autor: | kruder77 |
Hallo Marco,
was genau ist denn dieser druckabhängige Widerstand bei Dir? Wie funktioniert dieser?
Gruß
kruder
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| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 23:22 Fr 07.10.2005 | | Autor: | Beule-M |
Hallo,
zu a:
wenn der Widerstand vor dem Kondensator sehr groß ist benötigt der Kondensator eine gewisse Zeit zum auf- oder entladen. Für den Kondensator ist in diesem Fall die Spannung von 5 V nicht konstant.
Das heist, wenn der Plattenabstand sehr schnell verändert wird, (also schneller als ein Ladungsausgleich erfolgen kann), dann ändert sich die Spannung am Kondensator, je nachdem, ob der Abstand vergrößert oder verkleinert wird.
zu b:
könnte mit der Verschiebung zw. Strom und Spannung beim Entladen des Kondensators zutun haben, und solange Strom fließt ist auch Spannung am Widerstand zu messen.
aber wie groß ist denn der Kondensator, bei etwas Folie sind das doch höchsten pF, soll bedeuten--> die Lade- und Entladezeiten sind sehr klein.
Ist die Spannungsversorgung gut geglättet, nicht dass die Spitze eine Art Rückwirkung vom Netzteil ist.
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