Fysik

strømstyrke&spænding

28. maj 2016 af johnathan (Slettet) - Niveau: A-niveau

Spørgsmål lyder sådan:

Kapacitorerne er helt afladet til start hvorefter omskifteren stilles til position 1(vedhæfter et billede), således at koblingen af resistorer og kapacitorer tilsluttes spændingskilden.

b) beregn strømstyrken i kredsløbet umiddelbart efter at omskifteren stilles

jeg tænkt mig og bruge formel I=I0*e-t/RC men jeg mangler nogle data så kan ikke rigtigt bruge den. Må jeg bare bruge formel I=U/R? så finder jeg min I0 ved at dividere Umed R1+R


Svar #1
28. maj 2016 af johnathan (Slettet)

Dataliste:

R1=150kΩ

R2=390kΩ

C1=1,5mF

C2=2.2mF

U0=15V


Brugbart svar (0)

Svar #2
28. maj 2016 af hesch (Slettet)

Du har ret: Umiddelbart efter stilling 1, er strømmen ( jo ): I = U0 / ( R1 + R2 ), for kondensatorerne er afladede og yder ingen mod/med-emk.

På sigt vil strømmen ende med at blive nul.


Svar #3
28. maj 2016 af johnathan (Slettet)

#2

Du har ret: Umiddelbart efter stilling 1, er strømmen ( jo ): I = U0 / ( R1 + R2 ), for kondensatorerne er afladede og yder ingen mod/med-emk.

På sigt vil strømmen ende med at blive nul.

Når strømmen ende med at blive nul og jeg skal bregne spændingsforskellen over kapacitor 1(Uc1), hvad skal jeg så bruge? Jeg kender ikke tiden til at bruge formellen U=U0*(1-e-t/RC)


Brugbart svar (0)

Svar #4
28. maj 2016 af hesch (Slettet)

Når der løber en strøm gennem en kondensator, oplades den. Jo mindre kapacitet, jo hurtigere stiger spændingen over den ved en given strøm.

Så hvis C1 er blevet opladet til fx 2,2V, hvad er da C2 ( i serie ) blevet opladet til ?

( Jeg prøver at få dig til at have en aha-oplevelse ).


Svar #5
28. maj 2016 af johnathan (Slettet)

#4

Når der løber en strøm gennem en kondensator, oplades den. Jo mindre kapacitet, jo hurtigere stiger spændingen over den ved en given strøm.

Så hvis C1 er blevet opladet til fx 2,2V, hvad er da C2 ( i serie ) blevet opladet til ?

( Jeg prøver at få dig til at have en aha-oplevelse ).

Det kommer an på hvor stor kapacitet er ??


Brugbart svar (0)

Svar #6
28. maj 2016 af hesch (Slettet)

Du skal tænke på at kapacitet er defineret ved:

Farad = coulomb / volt.

Så den spænding kondensatorerne oplades med er omvendt proportional med deres kapacitet ved en given ladningsgennemstrømning.

Så når C1 er opladet til 2,2V må C2 være opladet til 1,5V  ( 1,5mF hhv. 2,2mF ).

Den samlede spænding er så 2,2V + 1,5V = 3,7V.

Når strømmen bliver nul, er den samlede spænding 15V, dvs. at UC1 ved 15V må være:

UC1 = ( 15V / 3,7V ) * 2,2V = 8,92V

Der er ikke så meget formel i det, blot en intuitiv tilgang.


Svar #7
29. maj 2016 af johnathan (Slettet)

#6

Du skal tænke på at kapacitet er defineret ved:

Farad = coulomb / volt.

Så den spænding kondensatorerne oplades med er omvendt proportional med deres kapacitet ved en given ladningsgennemstrømning.

Så når C1 er opladet til 2,2V må C2 være opladet til 1,5V  ( 1,5mF hhv. 2,2mF ).

Den samlede spænding er så 2,2V + 1,5V = 3,7V.

Når strømmen bliver nul, er den samlede spænding 15V, dvs. at UC1 ved 15V må være:

UC1 = ( 15V / 3,7V ) * 2,2V = 8,92V

Der er ikke så meget formel i det, blot en intuitiv tilgang.

nååh..så hvis der var 3 kapacitorer(C1,C2 og C3) med kapacitensen 1.5mF, 1.7mF og 2.2mF vil deres samlede spænding være 1.7V + 2.2V + 1.5V = 5.4V?


Brugbart svar (0)

Svar #8
30. maj 2016 af hesch (Slettet)

Nej, sådan "virker" regnestykket ikke med 3 kondensatorer:

Farad = coulomb / volt   →   volt = coulomb / farad,  ( spænding = ladning / kapacitet ).

Du kan så fastlægge en ( tænkt ) ladning, Q = 1,5 mC  →  UC1 = 1V.  ( C1 = 1,5 mF ).

UC2 bliver så:  UC2 = 1,5mC / 1,7mF = 0,882V

UC3 = 1,5mC / 2,2mF = 0,682V

Den samlede spænding vil så blive 2,564V.

Denne spænding er en "gættet" spænding ud fra at ladningen = 1,5mC , men hvis man nu ved, at disse kondensatorer i serie oplades fra et batteri med spændingen Ubat = 15V, kan man jo korrigere de enkelte kondensatorspændinger med en faktor  15V / 2,564V = 5,850. På den måde bliver de rigtige kondensatorspændinger:

UC1 = 1V * 5,850 = 5,850V
UC2 = 0,882V * 5,850 = 5,160V
UC3 = 0,682V * 5,850 = 3,990V

UC1+UC2+UC3 = 15V

Du kan udlede en formel, der beregner kapaciteten for kondensatorerne i serie, foretage en spændingsdeling og beregne de enkelte kondensatorspændinger, men så skal du huske formler eller kigge i dine noter.

Ideen med ovenstående metode er, at man ud fra definitionen på kapacitet intuitivt kan regne sig frem til resultatet ved at gætte en ladning/spændinger og korrigere. Så slipper man for at huske og at rode rundt i alle disse forbandede formler:  Man kan i stedet gennemskue og forstå, at sådan må dette kunne beregnes.

Sådanne "gætte/korrektions-metoder" er meget anvendt blandt garvede folk: Det er nemmere, forståeligt og uden formel-opslag. Du finder nogle forhols-spændinger og korrigerer, så summen af dem stemmer.

Med opgavens kun 2 kondensatorer i serie, er opgaven jo hurtigt løst, som vist i  #6.


Skriv et svar til: strømstyrke&spænding

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.