elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - Energiebilanz bei Kondensatoren
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Horst-D.Winzler
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Mon Jan 11, 2010 12:52 pm
nirwa schrieb:
Quote:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
--
mfg hdw
Peter Schaeffer
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Mon Jan 11, 2010 1:16 pm
nirwa wrote:
Quote:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? 
Aehnlich, allerdings ist hier nicht der ohmsche Verlust sondern
die mechanische Arbeit der Verursacher.
Siehe Versuch im Physikunterricht mit Plattenkondensatoren,
die auseinandergezogen werden.
Horst-D.Winzler
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Mon Jan 11, 2010 4:52 pm
Waldemar Krzok schrieb:
Quote:
Hans-J. Ude wrote:
Gerade habe ich gesehen, daß ich schon seit 5 Jahren dieses Posting
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
Frage: Wie hoch ist der Energieverlust? (runter scrollen)
Bilanz:
Annahme Ladung Q = const
a) Ea = 1/2*C*U^2
b) Eb = 1/2*(2C)*(U/2)^2
= C*(U^2) / 4
Durch Koeffizientenvergleich => Ea/Eb = 1/2
Staun: Wo ist der Pferdefuß oder wo ist die Hälfte der Energie
geblieben? Ist die Annahme falsch?
Der Fehler ist, dass du hier mit stationärem Zustand rechnest, wo keiner
ist, nicht mal im Ansatz. Also wech mit Ohm und Kirchhoff und her mit
Maxwell. Da fangen aber die richtigen Probleme, weil plötzlich unendliche
Feldstärken auftreten. Mit Unendlichkeiten rechnen ist aber immer so 'ne
Sache, wenn man von anständigen Unendlichkeiten wie Dirac'sche Deltafunktion
absieht.
Gerade habe ich gesehen, daß ich schon seit 5 Jahren dieses Posting
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
Frage: Wie hoch ist der Energieverlust? (runter scrollen)
Bilanz:
Annahme Ladung Q = const
a) Ea = 1/2*C*U^2
b) Eb = 1/2*(2C)*(U/2)^2
= C*(U^2) / 4
Durch Koeffizientenvergleich => Ea/Eb = 1/2
Staun: Wo ist der Pferdefuß oder wo ist die Hälfte der Energie
geblieben? Ist die Annahme falsch?
Der Fehler ist, dass du hier mit stationärem Zustand rechnest, wo keiner
ist, nicht mal im Ansatz. Also wech mit Ohm und Kirchhoff und her mit
Maxwell. Da fangen aber die richtigen Probleme, weil plötzlich unendliche
Feldstärken auftreten. Mit Unendlichkeiten rechnen ist aber immer so 'ne
Sache, wenn man von anständigen Unendlichkeiten wie Dirac'sche Deltafunktion
absieht.
Bewegte Ladungen verursachen Magnetfelder. Diese wirken ihrer Ursache
entgegen. Als wohl nix mit Unendlichkeit ;-)
Quote:
Mein Professor für theoretische Elektrotechnik war ein dr.dr.
(Elektrotechnik und Mathematik). Eine seiner Lieblingsfragen war: "warum
kann man bei einem Gleichstromkreis die Zuleitung umknicken?" Die Lösung
war, dass in quasistationären Zustand die Maxwellischen Gleichungen
gegenüber einer homeomorphischen Abbildung invariant sind. Den Beweis dazu
habe ich, Gott sei Dank, vergessen.
(Elektrotechnik und Mathematik). Eine seiner Lieblingsfragen war: "warum
kann man bei einem Gleichstromkreis die Zuleitung umknicken?" Die Lösung
war, dass in quasistationären Zustand die Maxwellischen Gleichungen
gegenüber einer homeomorphischen Abbildung invariant sind. Den Beweis dazu
habe ich, Gott sei Dank, vergessen.
Vielleicht auch gut so
Denn das funktioniert auch in Vakuum, wenn entsprechende Felder auf eine
Ladung wirken.
--
mfg hdw
Horst-D.Winzler
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Guest
Mon Jan 11, 2010 4:57 pm
Stefan Brröring schrieb:
Quote:
"MaWin" <me_at_invalid.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hi2f8u$641$1_at_news.albasani.net...
Dann wird sich nie ein Gleichgewicht einstellen, sondern eine
andauernde Schwingung (oszillation) der Ladung zwischen den
beiden Kondensatoren, die du jedesmal im Moment abbrechen
könntest (durch öffnen des Schalters) wenn die ganze Ladung
wieder in C1 ist. Kein Verlust.
Dazu müsstest du zur Aufgabenstellung eine ideale Spule hinzufügen.
Diese ist aber nicht vorhanden. Und so wollte der Aufgabensteller die
Aufgabe sicherlich nicht gelöst haben ;-)
Wenn man aber E-Technik studiert, sollte man das wissen, oder
sienen Abschluss zurückgeben.
Eigentlich sollte der Aufgabensteller sein Diplom zurückgeben...
Die ganze Fragestellung macht einfach keinen Sinn, weil es für den
angenommenen "Idealfall" R=0 eben keine Lösung gibt.
Rein formal schon deshalb, weil es für I = U/R bei R=0 keine Lösung gibt
(Division durch 0).
Eine Lösung gibt es nur für R > 0, wobei R eben rein rechnerisch auch
beliebig klein sein kann.
news:hi2f8u$641$1_at_news.albasani.net...
Dann wird sich nie ein Gleichgewicht einstellen, sondern eine
andauernde Schwingung (oszillation) der Ladung zwischen den
beiden Kondensatoren, die du jedesmal im Moment abbrechen
könntest (durch öffnen des Schalters) wenn die ganze Ladung
wieder in C1 ist. Kein Verlust.
Dazu müsstest du zur Aufgabenstellung eine ideale Spule hinzufügen.
Diese ist aber nicht vorhanden. Und so wollte der Aufgabensteller die
Aufgabe sicherlich nicht gelöst haben ;-)
Wenn man aber E-Technik studiert, sollte man das wissen, oder
sienen Abschluss zurückgeben.
Eigentlich sollte der Aufgabensteller sein Diplom zurückgeben...
Die ganze Fragestellung macht einfach keinen Sinn, weil es für den
angenommenen "Idealfall" R=0 eben keine Lösung gibt.
Rein formal schon deshalb, weil es für I = U/R bei R=0 keine Lösung gibt
(Division durch 0).
Eine Lösung gibt es nur für R > 0, wobei R eben rein rechnerisch auch
beliebig klein sein kann.
Betrachte das Problem mal unter dem Ansatz von Ladungen die bewegt
werden. Jede bewegte Ladung erzeugt auch ein mag. Feld. Diese Feld wirkt
seiner Ursache entgegen. Somit gibt es schonmal eine endliche Zeit. ;-)
--
mfg hdw
Henning Paul
Guest
Guest
Mon Jan 11, 2010 5:07 pm
Horst-D.Winzler wrote:
Quote:
Stefan Brröring schrieb:
Eine Lösung gibt es nur für R > 0, wobei R eben rein rechnerisch auch
beliebig klein sein kann.
Betrachte das Problem mal unter dem Ansatz von Ladungen die bewegt
werden.
Eine Lösung gibt es nur für R > 0, wobei R eben rein rechnerisch auch
beliebig klein sein kann.
Betrachte das Problem mal unter dem Ansatz von Ladungen die bewegt
werden.
Die Schaltung besitzt diesem Schaltbild nach nur leider keinerlei
räumliche Ausdehnung. Das unterscheidet beispielsweise Spice von
EM-Feldsimulatoren...
Gruß
Henning
Horst-D.Winzler
Guest
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Mon Jan 11, 2010 5:08 pm
Holger schrieb:
Quote:
Hans-J. Ude schrieb:
Gerade habe ich gesehen, daß ich schon seit 5 Jahren dieses Posting
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
Frage: Wie hoch ist der Energieverlust? (runter scrollen)
Energie geht nicht verloren, und Energie ist Spannung * Ladung. Annahme:
Die beiden C haben die gleiche Kapazität. Über den 1. Kondensator sieht
man Q = C * U, der zweite Kondensator ist zunächst ungeladen. Beim
Abschalten der Spannungsquelle und Zuschalten des zweiten Kondensators
ergibt sich nun ein Ladungsausgleich, am Ende sind beide Kondensatoren
mit Q = 2C * U/2 geladen. Energiebetrachung:
Generell: E = U * Q
1. Fall: E = U * C * U
2. Fall: E = U * 2C * U / 2 -> E = U * C * U -> E = Q * U
Man sieht also, daß die Zuschaltung des zweiten Kondensators nur die
beiden Faktoren Q und U in der Gleichung für E vertauscht. Der Grund
dafür ist natürlich feinstofflicher Natur.
Gerade habe ich gesehen, daß ich schon seit 5 Jahren dieses Posting
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
Frage: Wie hoch ist der Energieverlust? (runter scrollen)
Energie geht nicht verloren, und Energie ist Spannung * Ladung. Annahme:
Die beiden C haben die gleiche Kapazität. Über den 1. Kondensator sieht
man Q = C * U, der zweite Kondensator ist zunächst ungeladen. Beim
Abschalten der Spannungsquelle und Zuschalten des zweiten Kondensators
ergibt sich nun ein Ladungsausgleich, am Ende sind beide Kondensatoren
mit Q = 2C * U/2 geladen. Energiebetrachung:
Generell: E = U * Q
1. Fall: E = U * C * U
2. Fall: E = U * 2C * U / 2 -> E = U * C * U -> E = Q * U
Man sieht also, daß die Zuschaltung des zweiten Kondensators nur die
beiden Faktoren Q und U in der Gleichung für E vertauscht. Der Grund
dafür ist natürlich feinstofflicher Natur.
Das mit der "feinstofflichen Natur" sollte vielleicht noch mal überdacht
werden j-)
Aber bewegte Ladungen erzeugen Magnetfelder, Also kinetische Energie.
Die Ladung fließt also von einem hohen potentiellen Niveau auf eine
niedrigere Stufe.
--
mfg hdw
Horst-D.Winzler
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Guest
Mon Jan 11, 2010 5:11 pm
Dieter Wiedmann schrieb:
Quote:
Zitat: "Wenn geladene Teilchen erzeugt oder vernichtet werden"
--
mfg hdw
Falk Willberg
Guest
Guest
Mon Jan 11, 2010 6:09 pm
Horst-D.Winzler schrieb:
....
Quote:
Das mit der "feinstofflichen Natur" sollte vielleicht noch mal überdacht
werden j-)
Aber bewegte Ladungen erzeugen Magnetfelder, Also kinetische Energie.
Die Ladung fließt also von einem hohen potentiellen Niveau auf eine
niedrigere Stufe.
werden j-)
Aber bewegte Ladungen erzeugen Magnetfelder, Also kinetische Energie.
Die Ladung fließt also von einem hohen potentiellen Niveau auf eine
niedrigere Stufe.
"Der Begriff Feinstofflichkeit bezeichnet die Vorstellung einer Form von
Materie..." Ende, aus ;-)
Etwas mit der Ausdehnung 0 ist keine Materie, "darin[0]" kann keine
Bewegung stattfinden und daher können die Ladungsträger kein Magnetfeld
erzeugen.
In der Realität ... aber das hatten wir schon, da kann man rechnen.
Falk
[0]Ein "darin" gibt es ja auch nicht...
Kai-Martin Knaak
Guest
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Mon Jan 11, 2010 9:45 pm
On Mon, 11 Jan 2010 17:11:55 +0100, Horst-D.Winzler wrote:
Quote:
http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungserhaltungssatz
Zitat: "Wenn geladene Teilchen erzeugt oder vernichtet werden"
Zitat: "Wenn geladene Teilchen erzeugt oder vernichtet werden"
Na sicher. Die Ladungserhaltung bezieht sich schließlich auf die mit
Vorzeichen behaftete Summe der Ladungen. Also: Elektron plus Protron
gleich Null Ladung.
Allerdings gilt zusätzlich noch die Leptonenerhaltung. Deshalb kann
prinzipiell keine Kombination aus Elektron und Proton aus dem Nichts
entstehen. Was aber geht, ist die Erzeugung von Elektron und Positron aus
dem Nichts. Das nennt sich dann Paarerzeugung. (Klingt nach Kuppelei und
Kinderkriegen...;-)
---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895
Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik fax: +49-511-762-2211
Welfengarten 1, 30167 Hannover http://www.iqo.uni-hannover.de
GPG key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=Knaak+kmk&op=get
Kai-Martin Knaak
Guest
Guest
Mon Jan 11, 2010 9:51 pm
On Mon, 11 Jan 2010 16:52:28 +0100, Horst-D.Winzler wrote:
Quote:
Der Fehler ist, dass du hier mit stationärem Zustand rechnest, wo
keiner ist, nicht mal im Ansatz. Also wech mit Ohm und Kirchhoff und
her mit Maxwell. Da fangen aber die richtigen Probleme, weil plötzlich
unendliche Feldstärken auftreten. Mit Unendlichkeiten rechnen ist aber
immer so 'ne Sache, wenn man von anständigen Unendlichkeiten wie
Dirac'sche Deltafunktion absieht.
Bewegte Ladungen verursachen Magnetfelder. Diese wirken ihrer Ursache
entgegen. Als wohl nix mit Unendlichkeit
keiner ist, nicht mal im Ansatz. Also wech mit Ohm und Kirchhoff und
her mit Maxwell. Da fangen aber die richtigen Probleme, weil plötzlich
unendliche Feldstärken auftreten. Mit Unendlichkeiten rechnen ist aber
immer so 'ne Sache, wenn man von anständigen Unendlichkeiten wie
Dirac'sche Deltafunktion absieht.
Bewegte Ladungen verursachen Magnetfelder. Diese wirken ihrer Ursache
entgegen. Als wohl nix mit Unendlichkeit
Bereits ein einzelnes, stationäres Elektron leidet bei Maxwell unter
Unendlichkeiten. Die Energie, die im Feld steckt ist divergent.
Stichwort "Selbstenergie".
Dieses Problem wird erst mit der QED durch Renormierung eingezäunt.
---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895
Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik fax: +49-511-762-2211
Welfengarten 1, 30167 Hannover http://www.iqo.uni-hannover.de
GPG key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=Knaak+kmk&op=get
Rolf Bombach
Guest
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Mon Jan 11, 2010 9:52 pm
Horst-D.Winzler schrieb:
Quote:
nirwa schrieb:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Du drehst den Kondensator z.B. auf halbe Kapazität zurück.
Dann steigt die Spannung wg gleicher Ladung auf das Doppelte.
Jetzt ist die doppelte Energie im Kondensator; 1/2 C U^2 und so.
Man überlege, woher die kam.
--
mfg Rolf Bombach
Falk Willberg
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Mon Jan 11, 2010 11:13 pm
Rolf Bombach schrieb:
Quote:
Horst-D.Winzler schrieb:
nirwa schrieb:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Du drehst den Kondensator z.B. auf halbe Kapazität zurück.
Dann steigt die Spannung wg gleicher Ladung auf das Doppelte.
Jetzt ist die doppelte Energie im Kondensator; 1/2 C U^2 und so.
Man überlege, woher die kam.
nirwa schrieb:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Du drehst den Kondensator z.B. auf halbe Kapazität zurück.
Dann steigt die Spannung wg gleicher Ladung auf das Doppelte.
Jetzt ist die doppelte Energie im Kondensator; 1/2 C U^2 und so.
Man überlege, woher die kam.
Das kann man sich IMO bei dem klassischen Experiment mit dem
Plattenkondensator, dessen Platten man auseinanderzieht, besser
vorstellen: Die Platten ziehen sich natürlich an und diese Kraft muß man
überwinden, wozu man Arbeit aufwenden...
Falk
Horst-D.Winzler
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Guest
Tue Jan 12, 2010 5:39 am
Rolf Bombach schrieb:
Quote:
Horst-D.Winzler schrieb:
nirwa schrieb:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Du drehst den Kondensator z.B. auf halbe Kapazität zurück.
Dann steigt die Spannung wg gleicher Ladung auf das Doppelte.
Jetzt ist die doppelte Energie im Kondensator; 1/2 C U^2 und so.
Man überlege, woher die kam.
nirwa schrieb:
Wie sähe die Energiebilanz denn bei einem Drehkondenator aus? ;-)
Warum sollte sich die Energiebilanz verändern? j-)
Du drehst den Kondensator z.B. auf halbe Kapazität zurück.
Dann steigt die Spannung wg gleicher Ladung auf das Doppelte.
Jetzt ist die doppelte Energie im Kondensator; 1/2 C U^2 und so.
Man überlege, woher die kam.
Wobei mechanische Kräfte überwunden werden muß.
Siehe Katodenstrahlröhre und Elektroskop:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektroskop
--
mfg hdw
horst-d.winzler
Guest
Guest
Tue Jan 12, 2010 10:24 am
Kai-Martin Knaak schrieb:
Quote:
---- Was aber geht, ist die Erzeugung von Elektron und Positron aus
dem Nichts. Das nennt sich dann Paarerzeugung. (Klingt nach Kuppelei und
Kinderkriegen...
dem Nichts. Das nennt sich dann Paarerzeugung. (Klingt nach Kuppelei und
Kinderkriegen...
Na ja, wie oft wurde das "Nichts" der Physiker inzwischen von ihnen
verschoben? j-)
--
mfg hdw
Ernst Schmidb
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Guest
Sat Jan 16, 2010 9:09 pm
Hans-J. Ude wrote:
Quote:
Gerade habe ich gesehen, daß ich schon seit 5 Jahren dieses Posting
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
unter Entwürfen gespeichert und wohl nicht abgeschickt habe. Die
Prüfung, wo ich darauf reingefallen bin ist noch viel länger her. Ich
glaube, so war's:
Folgende Schaltung:
Sa Sb
____/ _______/ __
| | |
O U = C = C
|________|________|
a) Schalter Sa wird geschlossen und wieder geöffnet
b) Schalter Sb wird geschlossen
Beim Schließen des ersten Schalters geht die Hälfte der Energie
verloren, unabhängig vom Zuleitungswiderstand. Wenn die Zuleitung sehr
niederohmig ist, geht die Energie hauptsächlich im Funken des Schalters
verloren, es gibt halt keine idealen Schalter. Der Witz ist eben, daß
der Energieverlust nicht vom Innenwiderstand der Spannungsquelle abhängt.
Dasselbe gilt für den zweiten Schalter, wieder geht die halbe Energie
verloren.
Der Energieverlust ist 75%.
Deshalb haben Spannungswandler ohne Induktivitäten einen Wirkungsgrad
unter 50%.
Gruß Ernst
elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - Energiebilanz bei Kondensatoren
