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Kondensatoraufladung und -entladung

Auf- und Entladevorgänge eines Kondensators

Im Folgenden soll der Auf- und Entladevorgang eines Kondensators im Gleichstromkreis genauer untersucht werden:

Bei der Aufladung eines Kondensators fließen Ladungsträger auf die eine Platte des Kondensators und entsprechend von der anderen Seite ab. Nach einiger Zeit trägt dieser die Ladung + Q auf der einen und Q auf der anderen Platte.Im folgenden JPAKMA-Modell wird ein Kondensator über einen Widerstand aufgeladen. Nach 10 Sekunden wird automatisch ein Schalter umgelegt, und der Kondensator entlädt sich über den Widerstand, das heißt die Ladung auf dem Kondensator fließt ab.

Durch Anklicken des Startknopfes können Sie das Projekt starten. Sie können gerne auch mehrmals, durch wiederholtes Anklicken des Knopfes, das Projekt beobachten. Folgen Sie nacheinander den Arbeitsaufträgen!

Arbeitsauftrag

1. Klicken Sie zuerst auf die Anzeige "Potenzial" und beobachten Sie den Spannungsverlauf am Widerstand und am Kondensator.Was fällt Ihnen auf? Vergleichen Sie zum Beispiel Ihre Erfahrungen aus der Reihenschaltung zweier Widerstände mit Ihren Beobachtungen aus dem Projekt!2. Betrachten Sie nun noch die Stromstärke im Stromkreis. Diese wird zum einen durch den Zahlenwert i angegeben, zum anderen wird ihre Richtung und Stärke durch einen roten Pfeil bildlich dargestellt.Was passiert mit den Stromwerten beim Auf- und was beim Entladevorgang? Können Sie sich das Beobachtete erklären?3. Klicken Sie nun auf die Anzeige "Graphen" im JPAKMA-Modell. Dort erkennen Sie den Verlauf der Spannung am Kondensator U C und den Verlauf der Stromstärke I im Stromkreis. Beschreiben Sie den jeweiligen Verlauf!4. Im JPAKMA-Modell können Sie nun noch den Widerstandswert durch Klicken der Schieber verändern. Machen Sie vorher eine detaillierte Vorhersage und begründen Sie diese. Was beobachten Sie nun beim Spannungs- und Stromstärkeverlauf? Verändern Sie auch die Kapazität des Kondensators und erklären Sie sich den Verlauf der Graphen.

Vergleichen Sie anschließend Ihre Ergebnisse mit der Musterantwort, indem Sie auf "Lösung 1", "Lösung 2", "Lösung 3" und "Lösung 4" klicken.

Abb.1
JPAKMA-Animation "Kondensatorauf-/entladung"

Lösung 1

Lösung 2

Lösung 3

Lösung 4

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