Entladevorgang Verbindet man die Platten eines geladenen Kondensators über einen Draht oder einen elektrischen Verbraucher (Lampe, Widerstand), so gleichen sich die Ladungen der Platten aus. Es fließt solange Strom, bis beide Platten wieder elektrisch neutral sind. Schaltet man im anfänglichen Bild den Schalter nach Stellung (2) um, nachdem der Kondensator auf den Wert Umax geladen ist, so entlädt er sich über den Widerstand R2. Hier ist sowohl die Spannung als auch die Stromstärke zu Beginn am größten. Die Spannung nimmt im Verlaufe der Entladung mit der Zeit gemäß -
ab, und der Strom, der mit ihr über den Entladewiderstand R2 verknüpft ist, zeigt den entsprechenden Verlauf -
wobei -
gilt, und insbesondere zu Beginn (t=0) -
Herleitung (Entladevorgang)
Zur Herleitung betrachte man folgendes Schaltbild:
Strom und Spannung ändern sich im Verlaufe der Zeit, also I=I(t) und U=U(t), sie sind aber über das ohmsche Gesetz verknüpft:
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Zur Zeit t ist die elektrische Ladung auf dem Kondensator Q(t). Es gilt
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Der Strom ergibt sich aus der zeitlichen Änderung der Ladung; da die Ladung abfließt, steht ein Minuszeichen:
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Dies ist eine Differentialgleichung für I(t). Sie wird durch den Ansatz
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gelöst. Dann ist nämlich
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und eingesetzt in
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folgt:
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Nach Kürzen von A und der e-Funktion verbleibt nur noch
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also τ = RC.
Die Konstante A erhält man aus der Anfangsbedingung
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Die Lösung der Differentialgleichung ist also
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Damit folgt dann für die Spannung
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Da die Exponentialfunktion mit wachsendem t abnimmt, sind zur Zeit t=0 Strom und Spannung maximal, also Imax = I(0) und Umax = U(0).
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