Knut hat Keramikkondensatoren bei Conrad mit den Werten 10 µF/25 V bestellt.
In Parallel: $C=6 \cdot 10~\mu F= 60~\mu F$, $U=25~V$
In Reihe: $U=6 \cdot 25~V=150~V$, $C=1/(1/C_1+~...~+1/C_6)$$=1,67~\mu F$
Jeweils 2 in Reihe ($50~V$ und $5~\mu F$) und dann 4mal parallel.
Elektrolytkondensatoren haben neben einer hohen Kapazität auch eine hohe Spannungsfestigkeit.
Idee von B. Höger, Tettnang
Alles was du brauchst ist etwas Rizinusöl und Gries sowie einen Hochspannungsgenerator.
Wir bedecken den Boden einer Petrischale mit Rizinusöl und bestreuen den Boden mit einer dünnen SchichtWer Gries. Dann stellen wir die Schale auf einen Kondensator (s. Foto) und schalten die Hochspannung ein.
Tipp: Mische den vorher Gries mit etwas Farbstoff (z.B. Tinte).
Wie sieht der Feldlinienverlauf für einen Plattenkondensator aus?
Wie sieht der Feldlinienverlauf für einen Kugel-Plattenkondensator aus?
Welche Eigenschaften hat das elektrische Feld?
Feldlinienverlauf Plattenkondensator:
Feldlinienverlauf Kugel-Plattenkondensator:
Ein Kondensator mit 47 µF wird an 24 V über einen Vorwiderstand mit 2,1 kΩ angeschlossen.
Zeitkonstante: $\tau =R\cdot C = 98,7~ms$
Ladezeit: $5\tau =493,5~ms$
Zeit: $2\tau=197,4~ms$
Kondensatorspannung: $U_C(1,5\tau)=U_0(1-e^{-t/\tau})=$$24~V(1-e^{-1,5\tau /\tau})=18,64~V$
gesuchter Spannungswert: $U_C=90\% \cdot U_0=21,6~V$
$U_0(1-e^{-t/\tau})=U_C~~|:U_0$
$1-e^{-t/\tau}=U_C/U_0~~|-1 ~|\cdot(-1)$
$e^{-t/\tau}=1-U_C/U_0~~|ln(...)$
$-t/\tau=ln(1-U_C/U_0)~~|\cdot \tau ~|\cdot(-1)$
$t=-\tau\cdot ln(1-U_C/U_0)~~|einsetzen$
$t=227~ms$
Einschaltstrom: $I_0=U_0/R=24~V/2,1~k\Omega=$$11,42~mA$
gesuchter Stromwert: $I_C=30\% \cdot I_0=3,426~mA$
$U_0/R\cdot e^{-t/\tau})=I_C~~|\cdot (-R/U_0)$
$e^{-t/\tau})=I_C\cdot R/U_0~~||ln(...)$
$-t/\tau=ln(I_C\cdot R/U_0)~~|\cdot \tau ~~|\cdot(-1)$
$t=-\tau\cdot ln(I_C\cdot R/U_0)~~|einsetzen$
$t=118,91~ms$
Diagramm:
Idee von Schüler
Ein Lastwiderstand mit 1 kΩ wird mit 325 V versorgt. Mit Hilfe eines Kondensators soll die Last bei Stromunterbrechung noch 5 s mit mindestens 63,3 % der Spannung versorgt werden.
Welche Kapazität benötigt der Kondensator?
Berechnen der Spannungshöhe: $\frac{100~\%}{325~V}=\frac{63,3~\%}{U_C}$, $U_C=205,725~V$
Berechnen der Zeitkonstante: $\tau=\frac{t}{-ln(U_C/U_0)}=10,934~s$
Berechnen von C: $C=\tau /R=10,934~mF$
Alternativ abschätzen aus Diagram: $0,633 ~\hat{=}~ 0,5~\tau$
Folgende Steuerspannung wird an eine RC-Schaltung gelegt. Zeichne den Signalverlauf von Spannung und Strom,