Bitte schickt mir die Daten eurer Klausurensammlungen (Monat, Jahr, Anzahl der Aufgaben) per PM, damit ich die entsprechenden Unterforen erstellen kann! Danke für die Mithilfe!
In den Klausuren heißt die Aufgabe meistens, dass man eine Stromquelle mit mehreren Widerständen in eine reale Spannungsquelle umwandeln soll (u.u.). Dafür kannst Du wie folgt vorgehen:
1. Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom und Innenwiderstand berechnen. 2. Die reale Spannungsquelle kann dann stark vereinfacht gezeichnet werden. Es ergibt sich ein Ersatzschaltbild mit der Spannungsquelle an sich und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand, der gerade dem Innenwiderstand entspricht (jetzt handelt es sich um eine reale(!) Spannungsquelle). 3. Nun kommen die errechneten Größen ins Spiel: An der Quelle fällt gerade die Leerlaufspannung ab, im gesamten Stromkreis herrscht der Kurzschlussstrom und der Betrag des Innenwiderstands entspricht dem o.g. Widerstand.
Die Ersatzschaltskizze kann also immer gleich gezeichnet werden, interessant sind nur die Größen, sofern diese angegeben werden sollen. Im umgekehrten Fall ist zu beachten, dass der Innenwiderstand einer realen Stromquelle(!) parallel zum Verbraucher ist.
Hab die Aufgabe zwar nicht vorliegen, meine mich aber noch erinnern zu können. Zuerst wird der Kondensator aufgeladen, der Spannungsabfall am Kondensator nimmt also zu und nähert sich asymptotisch dem Maximalwert.
Irgendwann wird dann der Schalter geöffnet. Der Kondensator bildet nun einen Stromkreis zusammen mit einer Spule und einem ohmschen Widerstand (alles in Reihe geschaltet). Es ensteht ein Schwingkreis, da der Kondensator zum einen als Quelle auftritt bis er entladen ist und die gesamte Energie in der Spule gespeichert ist, worauf die Spule dem plötzlichen Spannungsabfall wiederum entgegenwirkt und den Kondensator auflädt.
Dadurch ergibt sich die vergleichsweise sinus-förmige Spannung U_C1 am Kondensator, welche sich dem Wert 0 annähert.
Um es ganz "platt" zu formulieren: Wenn Du Blindleistungskompensation betreiben willst, gehst Du folgendermaßen vor.
1. Gesamtimpedanz (komplexer Gesamtwiderstand) bestimmen, wobei Z_R = R für einen ohmschen Widerstand, Z_L = j*w*L für eine Spule und Z_C = 1 / (j*w*C) für einen Kondensator. Sei Z diese aus der Verschaltung errechnete Größe. 2. Die Bedingung für die Blindleistungskompensation lautet dann Im{Z} = 0. Dies ergibt eine Gleichung, in der nur die Größen w, L und C vorkommen, da der ohmsche Widerstand ja nur einen realen Anteil hat. 3. Die aufgestellte Gleichung muss entweder nach C oder L aufgelöst werden, je nachdem ob der Kondensator (C) oder die Spule (L) zur Blindleistungskompensation verwendet werden sollen.
Soviel mal auf die Schnelle. Das sollte für die Klausur reichen ;) Alle Angaben übrigens ohne Gewähr, ich bin kein(!) Tutor.
Nein, die Musterlösung ist richtig. Dein Storm I0 = 5/9 U0/R ist auch richtig. Ich weiß nicht genau, wie Du gerechnet hast, daher hier die Lösung etwas ausführlicher:
Allgemein gilt: Die Scheinleistung Ps setzt sich geometrisch zusammen aus der Wirkleistung Pw und der Blindleistung Pb. Wenn die Blindleistung kompensiert werden soll (also Pb = 0 sein soll), dann muss die Bedingung gelten, dass der Imaginärteil der Gesamtimpedanz 0 ergibt!
Wenn Du diese Gleichung nun nach C auflöst, erhälst Du die geforderte Lösung.
@uccia: Das ist das abgelesene Steigungsdreieck aus dem Diagramm von Ur(t). Stell Dir dieses Teilstück von 0 bis 2T als Gerade vor. Diese hat dann einen y-Achsenabschnitt von 0 und eine Steigung von (Steigungsdreieck!) 1V/2T, denn während die Spannung auf 1V linear angestiegen ist (y-Achse), sind 2T Zeiteinheiten verstrichen (x-Achse). In die Schulgeradengleichung y = m*x+b eingesetzt erhalten wir m = 1V/2T und x=t und b=0. Klar? ;)
Teilaufgabe 2.4
Ist die Lösung hier nicht immernoch falsch? Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand das nochmal überprüfen könnte. Ich erhalte als Ergebnis 1/600 J bzw. 1,67 mJ.
Wo ist das denn "sonst auch so" s-förmig? Die Darstellung erhält man doch einfach durch die Überlegung, wie sich der Phasengang mit steigendem w (omega) verändert - unter Beachtung der Grenzwerte für w -> 0 und w -> unendlich.
@123 und uhcnk: Anschaulich kann man sich einen voll geladenen Kondensator als unüberwindbaren Widerstand vorstellen. Also fällt die gesamte Spannung im rechten Ast dieser Parallelschaltung bereits beim Kondensator C1 ab, U2 ist somit 0. Daraufhin lässt sich schließen, dass U_C1 = U4 ist, was nach obigen Überlegungen schlicht mit der Spannungsteilerregel bestimmt werden kann.
Teilaufgabe 3.3
@jaja: Stell Dir lieber vor, dass U_L die negative Spannung ist - also entgegen der Annahme abfällt. Denn das ist es auch, was eigentlich passiert. Nach der Lenzschen Regel versucht die Spule den abnehmenden Strom aufrecht zu erhalten. Die form in der Lösung ergibt sich dann durch Multiplikation mit -1.
Die Formel für die Leistung lautet allgemein P = U*I.
Quelle: In der Quelle müssen dafür U0 sowie I0 eingesetzt werden, also P_Q = U0*I0. Da wir die Leistung als Funktion von U0 angeben sollen, muss I0 über das ohmsche Gesetz ersetzt werden. Es gilt: I0 = U0 / R_ges. Der Gesamtwiderstand ergibt sich aus der Reihenschaltung zu R_ges = R_i + R_L. Insgesamt erhalten wir also: P_Q = U0*I0 = (U0)² / R_ges = (U0)² / (R_i + R_L).
Verbraucher: Die umgesetzte Leistung ergibt sich zu P_L = U_L * I0. Der Strom ist aufgrund der Reihenschaltung überall gleich. Nun folgen zwei Ersetzungen. Zum einen nach dem ohmschen Gesetz U_L = I0 * R_L und außerdem I0 = U0 / R_ges. Zusammen ergibt das: P_L = U_L * I0 = I0 * R_L * I0 = R_L * (I0)² = R_L * (U0 / (R_i + R_L))².
die Stoffabgrenzung mit Angabe dessen, was gekonnt werden muss, ist bekannt:
- Gleichstromnetzwerke mit einer Quelle sowie Parallel- und Reihenschaltungen von Wider-ständen - Charakteristika einer Quelle (UL,IK,RI) und ihre Ersatzschaltbilder - Leistungsanpassung - Elektrisches Feld - Schaltungen mit Kondensatoren, Ein und Ausschaltvorgänge mit Kondensatoren - Kapazität und Energie eines Kondensators, Aufstellen von Differentialgleichungen - Magnetisches Feld - Schaltungen mit Spulen, Aufbau und Zerfall des magnetischen Feldes - Induktivität und Energie einer Spule - Ein- und Ausschaltvorgänge in RLC-Netzwerken - Aufstellen von Differentialgleichungen - Transformator - Verständnis und Veranschaulichung der komplexen Wechselstromrechnung - Berechnen von Übertragungsverhalten und Kenngrößen von Wechselstromnetzwerken (Phasengänge müssen nicht berechnet oder gezeichnet werden können!) - Elektrische Filter
Was mich nun allerdings interessiert, ist, was im Umkehrschluss dadurch ausgeschlossen werden kann. Die Stellungnahme eines Tutors wäre hier sehr hilfreich. Aber auch davon abgesehen interessiert mich, welche Folien Ihr aufgrund o.g. Abgrenzung außen vor lasst?
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23.03.2010 14:18
