31.9: Vergleich zwischen RL- und RC-Schaltkreisen

Ein RC-Schaltkreis besteht aus einem Widerstand und einer Kapazität, während in einem RL-Schaltkreis die Kapazität durch eine Induktivität ersetzt wird. RL- und RC-Schaltkreise sind Differentialschaltungen erster Ordnung, die Energie speichern. Ein RC-Schaltkreis speichert Energie im elektrischen Feld, während ein RL-Schaltkreis Energie im magnetischen Feld speichert. Wenn ein RC-Schaltkreis mit einer Batterie verbunden wird, lädt sich der Kondensator auf und der Strom nimmt von seinem Maximum auf null ab, sobald er vollständig aufgeladen ist. Dadurch steigt die Spannung über den Kondensator von null im ungeladenen Zustand auf das Maximum im vollständig aufgeladenen Zustand an.

Andererseits fließt in einem RL-Stromkreis beim Anschließen der Batterie ein Strom, der an der Spule eine Spannung erzeugt. Nach dem Gesetz von Lenz wirkt die induzierte EMK mit entgegengesetzter Polarität der Zunahme des Stroms im Schaltkreis entgegen. Dadurch startet der Strom bei null und steigt asymptotisch auf seinen Endwert an. Dadurch nimmt die Spannung über der Induktivität von einem Maximumwert auf null ab.

Sowohl RC- als auch RL-Schaltkreise können Energie durch Joulesche Erwärmung im Widerstand des Schaltkreises abgeben. In einem RC-Schaltkreis fließt der Strom während der Entladung in entgegengesetzter Richtung im Vergleich zur Aufladung, und seine Größe nimmt mit der Zeit zu. Dadurch fällt die Spannung über den Kondensator von einem Maximumwert auf null ab. Währenddessen wird während der Entladung der Induktivität in einem RL-Schaltkreis ein exponentieller Abfall des Stroms und ein Anstieg der Spannung über der Induktivität beobachtet.

Sowohl RC- als auch RL-Schaltkreise bilden das Rückgrat von elektronischen Schaltungen. Beide haben ihre Vor- und Nachteile. Ein RC-Schaltkreis eignet sich für die Bewältigung von Niedrigleistungsanwendungen, während RL-Schaltkreise komplexer sind und in Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden können.

Eine RC-Schaltung verbindet einen Widerstand und einen Kondensator, während eine RL-Schaltung einen Widerstand und eine Induktivität verbindet.

Beim Anschluss einer Batterie beginnt der Strom in einer RC-Schaltung mit einem Maximalwert, da der ungeladene Kondensator keinen Widerstand leistet.

Mit der Zeit nimmt der Strom ab, wenn sich der Kondensator lädt, und erreicht schließlich Null, wenn der Kondensator vollständig geladen ist.

Im Gegensatz dazu beginnt der Strom in einer RL-Schaltung bei Null, da die Induktivität der Stromänderung aufgrund der selbstinduzierten EMK entgegengesetzter Polarität entgegenwirkt. Wenn der Strom ansteigt und einen stationären Zustand erreicht, widersteht die Induktivität dem Stromfluss nicht mehr.

In einer RC-Schaltung wird Energie in Form eines elektrischen Feldes gespeichert, während sie in einer RL-Schaltung in Form eines Magnetfelds gespeichert wird.

Wenn die Batterie entfernt wird, zerfallen der Kondensator und die Induktivität durch den Widerstand.

Während des Abklingens steigt der Strom in der RC-Schaltung auf einen Maximalwert an, während er in der RL-Schaltung exponentiell abklingt.