5.2
Wenn eine Gleichstromquelle abrupt aus einer RC-Schaltung entfernt wird, wird die Schaltung quellenfrei.
Unter der Annahme, dass die Anfangsspannung des voll geladenen Kondensators V0 beträgt, kann seine Anfangsenergie, die den Stromkreis stimuliert, erhalten werden.
Wendet man das Kirchhoffsche Stromgesetz auf den obersten Knoten an und setzt die Stromwerte über die Komponenten hinweg ein, erhält man eine Differentialgleichung erster Ordnung.
Das Neuanordnen von Termen, Integrieren und Annehmen des Exponentials auf beiden Seiten ergibt die natürliche Reaktion der Schaltung, bei der die Integrationskonstante gleich der Anfangsspannung ist.
Das Diagramm "Spannung über Zeit" zeigt, dass die Anfangsspannung mit der Zeit exponentiell abnimmt.
Die Zeitkonstante Tau gibt die Zeit an, die der Kondensator benötigt, um sich auf 36,8 Prozent seiner Anfangsspannung zu entladen.
Durch Einsetzen des Tau-Werts in den Spannungsantwortausdruck können der Strom und die Verlustleistung im Widerstand bestimmt werden.
Durch die Integration der Verlustleistung über die Zeit wird die vom Widerstand absorbierte Energie bereitgestellt.
Wenn sich die Zeit unendlich nähert, nähert sich diese Energie der im Kondensator gespeicherten Anfangsenergie, was bedeutet, dass die Anfangsenergie des Kondensators allmählich im Widerstand abgebaut wird.
Wenn eine Gleichstromquelle abrupt von einem RC-Schaltkreis (Widerstand-Kondensator) getrennt wird, wird der Schaltkreis quellenfrei. Unter der Annahm…
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