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Thema: Energiesparschaltung

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Energiesparschaltung

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    Hallo Kopfnussknacker!

    Folgender Versuch:
    2 Kondensatoren mit gleicher Kapazität sind vorhanden.
    Der 1. Kondensator ist geladen, der 2. leer.
    Die Kondensatoren werden zusammen geschlossen.
    Die Ladungen gleichen sich aus.

    Die beiden Kondensatoren haben danach gleiche Spannung, aber nur die halbe Spannung wie der 1. Kondensator ursprünglich hatte. Dabei ist es egal ob die beiden Kondensatoren direkt miteinander verbunden werden oder über einen Widerstand oder eine Spule. Die Ladung bleibt insgesamt vorhanden, sie verteilt sich nur auf beide Kondensatoren. Allerdings geht die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Energie verloren. Wer es nicht glaubt, bitte nachrechnen. Ich stell hier gleich mal die Formeln rein, dann braucht ihr nicht zu suchen.

    Ladung: Q = C * U
    Energie: W = 0,5 * C * U²

    Gesucht ist nun eine Schaltung, bei der die Energie in den Kondensatoren erhalten bleibt (ideale Bauelemente) oder zumindest fast die gesamte Energie wenn man reale Bauteile annimmt. Also eine Schaltung, die die beiden Kondensatoren so verbindet, dass danach jeder Kondensator 0,707 mal den Wert der Spannung des 1. Kondensators aufweist. Es darf aber durch die Schaltung keine externe Energie zugeführt werden.

    Viel Spass beim Knobeln.
    Waste

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Gibt es noch ein paar Hinweise? z.B. die Anzahl der Bauteile?
    Hab ich das jetzt richtig verstanden, das du uns 2 Kondensatoren mit sagen wird mal 1F gibst, von denen einer zu (fast) 100% (was halt möglich ist mit den Verlusten) geladen ist, wir diese in 'unsere' Schaltung einbauen, ein Ladungsausgleich stattfindet und danach (fast) keine Energie verloren gegangen ist?

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Ja, du hast es richtig verstanden und die Schaltung ist nicht sehr kompliziert. Es geht mit wenigen Bauteilen.

    Gruss waste

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Gesucht ist nun eine Schaltung, bei der die Energie erhalten bleibt (ideale Bauelemente)
    Wenn ich den Energieerhaltungssatz richtig verstanden habe, bleibt die Energie immer erhalten und kann nur eine andere Energieform annehmen. Letzteres ist bei idealen Kondensatoren aber eigentlich auch ausgeschlossen.
    Somit bleiben für mich eigentlich nur 2 Möglichkeiten:
    a) ich habe den Energieerhaltungssatz falsch verstanden
    b) die Formulierung der Aufgabenstellung (wahrscheinlich noch eher die angegebenen Formeln) suggerieren nur, dass die Hälfte der Energie verloren geht

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    ich bin mal gespannt ob irgendwer bweisen kann, das der energieerhaltungssatz nicht gilt... ich denke aber nicht... die energie bleibt gleich!!!

    mal schnell die formelsammlung rauskramen...

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    @recycle

    Du glaubst also nicht, dass bei dem Versuch nur die Hälfte der Energie übrigbleibt? Wenn du den Formeln nicht vertraust, dann probier es einfach aus.

    Es ist wie mit Aktienverlusten, das Geld ist nicht verloren, es hat nur ein Anderer.

    Waste

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    wie du schon sagtest bleibt die ladung konstant.

    vorher:
    Q1= C1 * U1

    nacher:
    kapazität hat sich verdoppelt -> C2 = 2* C1
    damit die ladung gleich bleibt muss daher gelten:
    Q1 = C1 * U1 = Q2 = 2* C1 * 0,5 U1

    die spannung muss sich also halbieren, wenn die kapazität durch das zusammenschalten verdoppelt wird. mit irgendwelche schaltungen lässt sich daran nichts ändern, es sein denn, du veränderst die gesamtkapazität...

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von waste
    Es ist wie mit Aktienverlusten, das Geld ist nicht verloren, es hat nur ein Anderer.
    die energie wird also in eine andere form umgewandelt... aber da wir uns ja nit idealen bauteilen befassen wird nichts warm...

    irgebndwo muss sie aber hingehen, denn wenn sie bleben würde bekommen ich auch U1 = wurzel2 *U2 raus... und normal wäre ja U2 = 0,5 * U1...

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Du glaubst also nicht, dass bei dem Versuch nur die Hälfte der Energie übrigbleibt? Wenn du den Formeln nicht vertraust, dann probier es einfach aus.
    Wenn du mir sagst unter welcher Bestellnummer ich bei Reichelt ideale Kondensatoren finde und wie ich die Energie in einem Kondensator messen kann, ohne sie in eine andere Energieform umzuwandeln, mach ich das

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Ich hab nichts von idealen Bauteilen bei dem Versuch (parallel schalten der Kondensatoren) geschrieben. Also geht mal schön von realen Bauteilen bei dem Versuch aus.

    Die idealen Bauteile habe ich erst ins Spiel gebracht bei der Suche nach der Schaltung bei der die Energie (in den Kondensatoren) erhalten bleibt. Natürlich bleibt die Energie immer erhalten. Ich meinte aber nur in den Kondensatoren. Da es aber keine reale Schaltung ohne Verluste gibt, wollte ich mich da absichern.
    Also nochmal detailierter: Mit realen Bauteilen sollte mit der "Energiesparschaltung" mehr als 90% der Energie in den Kondensatoren verbleiben und nicht nur 50%.

    Ich hoffe, es ist jetzt etwas klarer.
    Waste

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