Die Elektrotechnik-APP der HFH · Hamburger Fern-Hochschule

Autor/Entwickler: Othmane Kettani, M. Sc. (Physik)
Mitwirkender: Dipl.-Phys. Sascha Warnecke

Herausge­geben durch den Fach­bereich Tech­nik der HFH · Ham­burger Fern-Hochschule, ver­treten durch den Dekan des Fach­bereichs.
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Auszeichnungen:

Comenius EduMedia Logo Die Elektrotechnik-APP der HFH wurde ausgezeichnet mit dem

Comenius-EduMedia-Siegel 2019

der GPI Gesellschaft für Pädagogik, Information und Medien e. V.


Beschreibung:

Die Elektrotechnik-APP der HFH dient dazu, ausgewählte Rechenbeispiele aus dem Modul "Elektrotechnik/Elektronik", das in den Bachelorstudiengängen Wirtschaftsingenieurwesen, Maschinenbau und Mechatronik angeboten wird, interaktiv mit eigenem Rechner oder Smartphone zu erkunden. Dabei sind die ausgewählten Rechenbeispiele, die aus den ELT-Studienbriefen und der ELT-Aufgabensammlung stammen, mithilfe von Schiebereglern dynamisch zu variieren, sodass die Studierenden die zentralen physikalischen Zusammenhänge bereits rein optisch erkennen können. Die Elektrotechnik-APP der HFH stellt ein grundlegendes Beispiel für die Mensch-Maschine-Interaktion im Lernprozess dar.

© Othmane Kettani, M. Sc.

Bezüglich des Inhal­tes des On­line­ange­botes, der Ver­weise und Links, dem Ur­heber- und Kenn­zeichen­recht, dem Daten­schutz sowie der Salva­tor­ischen Klausel be­achten Sie bitte den Haf­tungs­aus­schluss der HFH · Ham­burger Fern-Hoch­schule ge­mein­nüt­zige GmbH, den Sie unter fol­gen­dem Link nach­lesen können: Haftungs­aus­schluss.

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1  Elektrisches Feld

1.5  Zeitlich veränderliches elektrisches Feld in Kondensatoren

1.5.1  Strom-Spannungsbeziehungen am Kondensator

Beispiel 1.3:

Ein Kondensator wird an eine Spannungsquelle mit der zeitveränderlichen Quellenspannung uq(t) angeschlossen. Zum in Abb. 1.21 dargestellten Zeitverlauf der Kondensatorspannung ist die Zeitfunktion der Stromstärke iC(t) für  0 ≤ t ≤ 10 ms  grafisch darzustellen (vgl. Abb. 1.22):

Abb. 1.21: Zeitfunktion der Kondensatorspannung


Hierbei gilt für die Spannungszeitfunktion allgemein:
      uC(t) = a ⋅ uq(t) ,
wobei der Parameter a für die Amplitudenänderung steht.
In Abb. 1.21 ist  a = 1 .

Lösung:
Abb. 1.22: Zeitfunktion des Kondensatorstroms


Hierbei gilt für die Stromzeitfunktion allgemein:
     iC = C duC dt {\displaystyle {\frac {dUC}{dt}}} ,
wobei der Parameter C für die Kapazität steht.
In Abb. 1.21 ist  C = 200 nF .

Simulation:
Erkunden Sie mit den Schiebereglern unten interaktiv die oben stehenden Abbildungen 1.21 und 1.22 aus dem SB2.
Bitte legen Sie anhand der Schieberegler den Wert des jeweiligen Eingangsparameters fest:

 1 

 200 

Alleine mithilfe der Schieberegler können Sie interaktiv erkunden, welchen Zusammenhang zwischen der Spannungszeitfunktion uC(t) und der Stromzeitfunktion iC(t) besteht und somit die Strom-Spannungsbeziehung am Kondensator entdecken. Hierzu sind unten stehende Verständnisaufgaben zu lösen. Bitte erst auf "Antwort ein-/ausblenden" klicken, wenn Sie mit Ihrer Überlegung fertig sind.

Verständnisaufgaben:
  1. Wie verhält sich die Zeitfunktion des Kondensatorstroms iC , wenn die so von Ihnen simulierte Zeitfunktion der Kondensatorspannung uC linear ansteigt bzw. abfällt?
    Antwort ein-/ausblenden:   ● Wenn uC linear ansteigt, dann ist iC konstant
         und positiv.
      ● Wenn uC linear abfällt, dann ist iC konstant
         und negativ.

  2. Wie verhält sich die so von Ihnen simulierte Zeitfunktion der Kondensatorspannung uC , wenn die Zeitfunktion des Kondensatorstroms iC verschwindet?
    Antwort ein-/ausblenden:   ● Wenn iC verschwindet, dann nimmt uC
         ihren maximalen bzw. minimalen Wert an.

  3. Formulieren Sie "je...desto" Aussagen für die Strom-Spannungsbeziehung am Kondensator.
    Antwort ein-/ausblenden:   ● Je mehr die Spannung uC ansteigt, desto
         größer wird der Strom iC.
      ● Je mehr die Spannung uC abfällt, desto
         kleiner wird der Strom iC.

© Othmane Kettani, M. Sc.