Geladene Kondensatoren aus Reihenschaltung in Parallelschaltung?

Moin! Ich habe ein Problem bei einer Elektrotechnik-Aufgabe. Wir haben zwei Kondensatoren mit den Kapazitäten C1 und C2, die anfangs in Reihe an eine Spannung U angeschlossen werden (Q=konst.). Danach trennt man die aufgeladenen Kondensatoren von der Schaltung und schaltet sie parallel. Man misst nun die Spannung über der Parallelschaltung U_p=U_1=U_2. Wie kommt man aber an die Spannungen U_1 oder U_2? Sobald man die Kondensatoren parallel schließt, fließt ja ein Strom, sodass man unterschiedliche Ladungen Q_1 und Q_2 hat. Wie kann ich also U_p berechnen?

Vielen Dank im Voraus
Robin

Answer 1

[Halswirbelstrom]

Eine eindeutige Lösung ist nur mit der Fallunterscheidung C1 = C2 und parallel oder antiparallel von C1 und C2 machbar. Wenn C1 und C2 unterschiedlich groß sind, dann wird man selbst mit dem Ladungserhaltungssatz keine Lösung finden.

LG H.

Answer 2

[citkid]

Ohne auf gegebene Werte zu achten liest sich die Frage:

1. Ich habe zwei Elkos seriell geladen. -> Kein Elko kann mehr Ladung haben als der andere.
2. Dann werden sie parallele geschaltet -> nun sind beide Ladungsmengen parallele. Verteilt auf möglicherweise unterschiedliche Kapazitäten? So ergibt sich eine schöne Aufgabe. -> Man kann die Aufgabe nur lösen, wenn man die Vorgänge versteht. Und darum geht es eigentlich immer beim lernen.

Den Stress, den die Kondensatoren bei der Paralleleschaltung erleben vergessen wir mal einfach so. Ist ja nur die Mathematik in der Theorie gefragt.

Hilft dir das weiter?

Woher ich das weiß: Berufserfahrung – Industriemeister der Fachrichtung Nachrichtentechnik

Answer 3

[atoemlein]

Hm, entgegen Halswirbelstrom denke ich, dass die Lösung mit der Ladungserhaltung gefunden werden kann.

Ladung Q bleibt konstant: Q1=Q2

Mit Q=C*U rechnet man beide Fälle:

Zuerst Serieschaltung (die sich einstellende Spannung der beiden einzelnen C ist dabei nicht relevant, nur die Gesamtspannung, die ist ja gegeben):
Q1=U*C, Cgesamt ist Produkt durch Summe, also
Q1=U*C1*C2 / ( C1+C2)

Parallelschalten:
Kapazitäten addieren sich, Spannungen müssen gleich werden -> neue unbekannte Spannung Up, Q bleibt:
Q2= Up * (C1+C2)

Gleichsetzen (Q1=Q2) und umformen:

U*C1*C2 / ( C1+C2) = Up * (C1+C2) -->

Up = U*C1*C2 / ( C1+C2)^2