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Energiebilanz bei Kondensatoren

elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - Energiebilanz bei Kondensatoren

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Hans-J. Ude
Guest

Wed Jan 06, 2010 4:08 pm   



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?

Henning Paul
Guest

Wed Jan 06, 2010 4:14 pm   



Hans-J. Ude wrote:

Quote:
Staun: Wo ist der Pferdefuß oder wo ist die Hälfte der Energie
geblieben? Ist die Annahme falsch?

Man darf das ganze nicht für einen Widerstand R=0 in Reihe mit Sb
betrachten, sondern nur mit einem Widerstand R->0 und der verbrät die
halbe Energie als Wärme.

Gruß
Henning

Hans-J. Ude
Guest

Wed Jan 06, 2010 4:42 pm   



Henning Paul <henningpaul_at_gmx.de> schrieb:

Quote:
Hans-J. Ude wrote:

Staun: Wo ist der Pferdefuß oder wo ist die Hälfte der Energie
geblieben? Ist die Annahme falsch?

Man darf das ganze nicht für einen Widerstand R=0 in Reihe mit Sb
betrachten, sondern nur mit einem Widerstand R->0 und der verbrät die
halbe Energie als Wärme.

Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).

Hajü

Henning Paul
Guest

Wed Jan 06, 2010 4:45 pm   



Hans-J. Ude wrote:

Quote:
Henning Paul <henningpaul_at_gmx.de> schrieb:

Hans-J. Ude wrote:

Staun: Wo ist der Pferdefuß oder wo ist die Hälfte der Energie
geblieben? Ist die Annahme falsch?

Man darf das ganze nicht für einen Widerstand R=0 in Reihe mit Sb
betrachten, sondern nur mit einem Widerstand R->0 und der verbrät die
halbe Energie als Wärme.

Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).

Ja, das ist das sog. Kondensatorparadoxon. Du schließt zwei
Kondensatoren unterschiedlicher Ladespannung parallel. Das ist nicht
zulässig, ebenso wenig wie zwei ideale Spannungsquellen
unterschiedlicher Spannung parallelzuschalten.

Gruß
Henning

Marte Schwarz
Guest

Wed Jan 06, 2010 4:59 pm   



Hallo Hajü,
Quote:
Man darf das ganze nicht für einen Widerstand R=0 in Reihe mit Sb
betrachten, sondern nur mit einem Widerstand R->0 und der verbrät die
halbe Energie als Wärme.
Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).

Dann wird mit einem ziemlich idealen Stromsprung die Energie in Form eines
elektromagnetischen Strahles mit sehr breitem Spektrum in viele Richtungen
abgestrahlt.

Da das Ganze aber ohnehin Theorie ist, wird es entsprechend theoretisch
bleiben. Fakt ist, dass durch den Ladungsausgleich unterm Strich weniger
Energie bleibt. Durch R=0 verhinderst Du nur, dass Wärme am ohmschen Leiter
entsteht.

Marte

Hans-J. Ude
Guest

Wed Jan 06, 2010 5:33 pm   



Marte Schwarz schrieb:

Quote:
Dann wird mit einem ziemlich idealen Stromsprung die Energie in Form eines
elektromagnetischen Strahles mit sehr breitem Spektrum in viele Richtungen
abgestrahlt.

Diracstoß, elektromagnetische Welle, das wär auch mein spekulativer
Erklärungsansatz gewesen.

Quote:
Da das Ganze aber ohnehin Theorie ist, wird es entsprechend theoretisch
bleiben. Fakt ist, dass durch den Ladungsausgleich unterm Strich weniger
Energie bleibt. Durch R=0 verhinderst Du nur, dass Wärme am ohmschen Leiter
entsteht.

Hoffentlich ist die Namensgleichheit zwischen dir und dem Prof, von
dem das kommt nur Zufall.

Hajü

Hans-J. Ude
Guest

Wed Jan 06, 2010 5:33 pm   



Henning Paul schrieb:

Quote:
Hans-J. Ude wrote:

Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).

Ja, das ist das sog. Kondensatorparadoxon. Du schließt zwei
Kondensatoren unterschiedlicher Ladespannung parallel. Das ist nicht
zulässig, ebenso wenig wie zwei ideale Spannungsquellen
unterschiedlicher Spannung parallelzuschalten.

Bei Ede Schwarz, seinerzeit Prof. an der TU Braunschweig -Vorlesung
"Wechselströme und Netzwerke"- war das zulässig. Da gab es für falsche
Antworten im Multiple Choice auch Abzüge um Zufallsantworten zu
reduzieren. Der hat nicht umsonst fast regelmäßig das goldene Sieb
gewonnen. Irgendwann 80'er Jahre war das.

Hajü

MaWin
Guest

Wed Jan 06, 2010 5:54 pm   



"Hans-J. Ude" <news_at_s237965939.online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:2mb9k5hobr0plprtqn1js789687cmbaton_at_4ax.com...
Quote:

Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).


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.

Wenn man aber E-Technik studiert, sollte man das wissen, oder
sienen Abschluss zurückgeben.
--
Manfred Winterhoff

gUnther nanonüm
Guest

Wed Jan 06, 2010 6:04 pm   



"MaWin" <me_at_invalid.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hi2f8u$641$1_at_news.albasani.net...

Quote:
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.

Wenn man aber E-Technik studiert, sollte man das wissen, oder
sienen Abschluss zurückgeben.

Hi,
aber würde der oszillierende Strom nicht in der gemalten Stromschleife
Verluste durch Feldinduktion erleiden? Ist das nicht ein Schwingkreis mit
Feldspule? Von "geometrisch punktförmig idealer Bauweise" ist doch keine
Rede, oder?

--
mfg,
gUnther

Stefan Brröring
Guest

Wed Jan 06, 2010 6:22 pm   



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 ;-)

Quote:
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.


Gruß

Stefan DF9BI

Marte Schwarz
Guest

Wed Jan 06, 2010 7:28 pm   



Hi Manfred,
Quote:
Es ist zwar ewig her, aber ich bin sicher daß so die Aufgabenstellung
war. Ideale Bauteile angenommen (R=0).

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.

Wieso sollte das denn passieren? Solange kein L im Spiel ist wird da gar
nichts oszillieren.

Quote:
Wenn man aber E-Technik studiert, sollte man das wissen, oder
sienen Abschluss zurückgeben.

Na den mal her damit ;-)

Marte

MaWin
Guest

Wed Jan 06, 2010 7:42 pm   



"Marte Schwarz" <marte.schwarz_at_gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:7qk31vFlenU1_at_mid.uni-berlin.de...

Quote:
Solange kein L im Spiel ist wird da gar nichts oszillieren.

Da es sich laut Vorgabe um 2 Kondensatoren handelt,
handelt es sich um 2 verschiedene Orte an denen
sich die Ladung aufhalten wird,
das reicht um Induktionsverhalten herleiten zu können,
bei dem sogar die absolute Grösse gleichgültig ist,
wenn man nicht die Oszillationsfrequenz abschätzen muß.
--
Manfred Winterhoff

Hans-J. Ude
Guest

Wed Jan 06, 2010 8:16 pm   



Hans-J. Ude schrieb:

Quote:
Durch Koeffizientenvergleich => Ea/Eb = 1/2

Das sollte natürlich Eb/Ea = 1/2 heißen.

Waldemar Krzok
Guest

Wed Jan 06, 2010 8:22 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

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.
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.

Waldemar

Joerg
Guest

Wed Jan 06, 2010 8:25 pm   



Waldemar Krzok wrote:
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.
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.


Meine Antwort waere gewesen: "Weil sie mit einem relativ weichen PVC
ummantelt ist, was dabei nicht broeselt". Fuenf ... setzen :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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