Відео

Ja, das stimmt. Siehe dazu z.B. auch dieses Datenblatt eines Präzisionspotentiometers: www.megatron.de/fileadmin/user_upload/Datenblaetter/Winkelsensoren/Potentiometer/DS_MPA20_21_dt.pdf Die restliche Rechnung erscheint mir auch schlüssig. Die erhaltene Bedingung R_v = k · R_L,max entspricht ja auch der üblichen Leistungsanpassung, siehe: de.wikipedia.org/wiki/Leistungsanpassung Bei der Formel für die Berechnung des Faktor k muss es dann jedoch k = +-sqrt(U_0^2 / (4 · R_L,max · P_max)) sein, was nur ein kleiner Tippfehler ist. Hier ist eben der maximale Widerstand bzw. der Nennwiderstand R_L,max des Potentiometers gemeint, nicht der konkrete Wert R_L des variablen Widerstands. Ansonsten kann man natürlich durch Einsetzen der Zahlenwerte zeigen, dass das schon so passen wird. Hier ist mal eine Beispielrechnung in MATLAB oder GNU Octave: >> U_q=12 U_q = 12 >> R_Lmax=10e3 R_Lmax = 10000 >> P_max=0.1 P_max = 0.10000 >> k=sqrt(U_q^2/(4*R_Lmax*P_max)) k = 0.18974 >> R_v=k*R_Lmax R_v = 1897.4 >> R_L=R_v R_L = 1897.4 >> I=U_q/(R_v+R_L) I = 0.0031623 >> U_L=R_L*I U_L = 6 >> U_v=R_v*I U_v = 6 >> P_L=U_L*I P_L = 0.018974 >> k*P_max ans = 0.018974

Leider hat meine "Lösung" einen kleinen Schönheitsfehler: Im Breich von 0...kmax liegt P(k) oberhalb der Geraden P=k*Pmax was dann wohl bedeutet, das das Potentiometer in die ewigen Jagdgründe eingeht, wenn man es in diesem Bereich länger betreibt. Ich muß mich daher korrigieren dP/dk(k=0) <= delta Pmax / 1. Die Steigung der Geraden P=k*Pmax darf nicht überschritten werden. Dann also so und man kommt auf Rv=U0*sqrt(RLmax/Pmax)= 3795 Ohm. Schade, das man keine Octave -Plots posten kann, dann sieht man es wunderschön. GET1 ist lange her, aber trotzdem sollte das nicht passieren...

@@manfredquasten8828 Ja, das stimmt (leider). Mir hat der Ansatz auch sehr gut gefallen. Der Denkfehler liegt wie schon gesagt darin begründet, dass ausgehend von dem vorher bestimmten Vorwiderstand R_v und entsprechender Leistungsanpassung bei R_v = R_L mit kleiner werdendem Lastwiderstand R_L zwar die dort umgesetzte Leistung P_L sinkt, gleichzeitig jedoch auch die zulässige Leistung abnimmt (und zwar stärker). Ich habe das mal in diesen Octave-Online-Skript grafisch dargestellt: octav.onl/aufgabe46_alternativ

Vielen Dank für die Rückmeldung und das Lob. Obwohl wir uns am Lehrstuhl auch intensiv mit elektromagnetischer Verträglichkeit und auch mit Medizintechnik beschäftigen, zählen Herzschrittmacher jetzt nicht unbedingt zu meinen Spezialgebieten. Generell würde ich sagen, das niederfrequente elektrische Felder, also Felder, die durch große Spannungen erzeugt werden, auch im Bereich von 5 kV/m, relativ unproblematisch sind, weil diese gut vom leitfähigen Körpergewebe abgeschirmt werden. Kritischer sind da schon niederfrequente magnetische Felder, also Felder, die durch große Wechselströme erzeugt werden, weil diese weit in den Körper ein- bzw. diesen auch komplett durchdringen. Bei Änderung der Feldstärke bzw. Flussdichte oder der davon durchströmten Schleifenfläche von Leiteranordnungen wird dann laut Induktionsgesetz eine Spannung induziert, was natürlich auch Herzschrittmacher beinflussen oder schädigen könnte. Ich verweise mal auf unseren Medizintechnik-Forschungscampus STIMULATE: www.forschungscampus-stimulate.de/Startseite.html

Ja, das kann man auch so machen. Bei solchen Umformungen gibt es immer viele verschiedene Möglichkeiten, die mehr oder weniger nachvollziehbar und offensichtlich sind. Weil du gesagt hast, dass du meine Herleitung nicht nachvollziehen kannst, weil ich einige Schritte nur mündlich ausgesprochen und nicht verschriftlich hatte, habe ich diese in aller Ausführlichkeit aufgeschrieben, was dann eben relativ lang wurde. Wenn du bei deiner Zusammenfassung mal alle Einzelschritte explizit aufschreibst, so dass es nicht nur für dich sondern auch für andere nachvollziehbar ist, wird das am Ende sicher auch nicht viel kürzer.

Oh, das ist sehr spannend. Über solche Informationen und Geschichten freut sich immer unser Alumni-Büro: www.ovgu.de/Alumni-p-33632.html Ansonsten ist hier mal ein Video zur aktuellen Technik in Hörsaal 5: "Hybridlehre mit fest eingebauter Hörsaalkamera/Funkmikrofon im Hörsaal 5 in G16 der OVGU Magdeburg" ua-cam.com/video/Xao40vFs3X0/v-deo.html Hier ist auch mal eine Aufzeichnung aus dem Hörsaal 5: "GET-Plenum zum Reihenschwingkreis mit Octave-Rechnung, LTspice-Simulation, Kahoot-Quiz & Experiment" ua-cam.com/video/MHg7aaDDGaU/v-deo.html

@@martinschneider3865 Ja, über diese kann man sich eine ganze Menge erschließen, zumindest die Regeln für die Reihen- und Parallelschaltung und auch die Spannungs- und Stromteilerregel.

Ja, aber wenn man schon so eine große Tafel hat, dann schreibt man die auch voll. Sonst lohnt sich ja das Abwischen nicht.

@MathiasMagdowski Ok, mal ne Frage; befinden wir uns jetzt im ehemaligen Hörsaal 5 im M-Gebaeude der UNI-MD, kommt mir so vieles bekannt vor

@@maikeltronic6061 Nein, das ist im Gebäude 2 der Mathematik in einem Seminarraum bzw. Minihörsaal in der dritten Etage, Raum 311. Leider weiß ich nicht, welchen Buchstaben das Gebäude früher hatte, aber es ist parallel zur Gareisstraße. Die Tafel hängt da aber sicher schon seit 30 Jahren, wenn nicht länger.

Klar, in der Kürze liegt die Würze, aber im Sinne der Nachvollziehbarkeit ist gerade am Anfang der Elektrotechnik-Karriere unserer Studierenden eine etwas ausführlichere Fassung des Lösungsweges nicht verkehrt.

🤣

@@MathiasMagdowski Auf dem Bierdeckel wäre es nachvollziehbarer als dieser gesamte Tafelanschrieb. Ich mag den Bierdeckel! 😜

@@odysseus9941 Genau diese Emotion erwarte ich dann von den Studierenden nach der Prüfung!

@@odysseus9941 Okay, das behalte ich mal als Idee im Hinterkopf: Erklärvideos zur Elektrotechnik auf einem Bierdeckel

Okay, finde ich so mäßig witzig.

@@rolfmader2783 Ja, in der Praxis treten diese Effekte auf, machen aber natürlich das Modell komplexer (auch in der Parametrierung) und die SImulation aufwendiger. Ich zitiere mal wieder Edward Pelham Box: "All models are wrong, but some are useful." Den Widerstand der Kondensatorbeläge hat man durch den Reihenwiderstand sicher gut abgebildet. Für die Selbstentladung bräuchte man noch einen relativ großen Parallelwiderstand zur Kapazität. Die Verluste im Dielektrikum durch Umpolarisierung sind aufgrund der Frequenzabhängigkeit am schwierigsten abzubilden. Hier hilft aber z.B. eine komplexwertige Kapazität, deren Realteil die normale "Speicherkapazität" und deren Imaginärteil die "Verlustkapazität" darstellt.

@@eteeka9606 Nach einem kurzen Blick in die entsprechende Bedienungsanweisung ( www.casio-schulrechner.de/materialdatenbanken/data/Kurzanleitung%20FX-82_85DE%20Plus.pdf ) würde ich sagen, dass dieser Taschenrechner nicht direkt mit komplexen Zahlen rechnen kann. Komplexe Zahlenberechnungen kann z.B. der fx-991DE CW von Casio, siehe auch: support.casio.com/global/de/calc/manual/fx-87DECW_991DECW_de/using_calculator_apps/complex_number_calculations.html Taschenrechner haben aber generell sicher nur noch im aus meiner Sicht veralteten Prüfungskontext von Schulen und Hochschule bzw. Universitäten ihre Relevanz und Bedeutung. Im "normalen Leben", auch im Studium, benutzen die meisten (angehenden) Ingeneur*innen keine Taschenrechner sondern PCs, Laptops, Tablet-PCs oder Smartphones mit entsprechender Mathematik-Software wie MATLAB, GNU Octave, Wolfram Alpha oder Python als sehr mächtige "Taschenrechner". Auch Webseiten wie octave-online.net/ sind eine gute Alternative.

Freut mich.

Es muss ja auch nicht immer schwierig sein. 😉

@@MathiasMagdowski 😆

Vielen Dank für die Frage. Bei der Gesamtimpedanz Z_ges der Parallelschaltung steht ja im zweiten Summaden j 30 Ω · (− j 20 Ω) / (j 30 Ω − j 20 Ω). Ein Ω kürzen: j 30 Ω · (− j 20) / (j 30 − j 20) Nenner vereinfachen: j 30 Ω · (− j 20) / (j 10) Im Zähler j² = − 1 einsetzen: 30 Ω · 20 / (j 10) Durch 10 kürzen: 30 Ω · 2 / j Einsetzen von 1/j = − j: − j 30 Ω · 2 Zahlenwerte multiplizieren: − j 60 Ω Man kann den Term natürlich auch einfach in Octave oder MATLAB einsetzen und ausrechnen: 30j*(-20j)/(30j-20j) ans = 0 - 60i

@@MathiasMagdowski danke .Achso du hast einen Schritt Übersprungen j30-j20 = j10 im Nenner. Verstanden

@@eteeka9606 Ja, jeden einzelnen Schritt kann man bei solchen Rechnungen meist nicht im Detail darstellen sondern muss die Herleitung etwas kürzen.

Okay, sehr gut. Zur Probe kann man z.B. auch immer eine Simulation in LTspice oder einem anderen Netzwerksimulator versuchen, zumindest wenn Werte für die Bauelemente gegeben sind, siehe z.B. dieses Video: ua-cam.com/video/7ErnHlyHAvA/v-deo.html In der Simulation kann man dann auch die Idee des Superpositionsprinzips verwenden und die Quellen einzeln an- und ausschalten bzw. auf Null und den eigentlichen Wert setzen.

Vielen Dank für den Kommentar und die damit verbundene Frage. Auf welche Stelle im Video (mm:ss) bezieht sich diese genau? Allgemein versucht man in der Momentenmethode bei der Wahl der Basisfunktionen eine Variante zu finden, bei der die 0te Basisfunktion psi_0 die gleichen Randbedingungen wie die gesuchte Funktion f(x) erfüllt. Dann muss man sich nämlich um die Erfüllung der Randbedingungen keine weiteren Sorgen mehr machen, wenn alle weitere n Basisfunktionen psi_n jeweils homogene Randbedingungen erfüllen bzw. an den Rändern des Lösungsgebietes "verschwinden" (und somit vollkommen beliebig gewichtet miteinander kombiniert werden können, ohne die Randbedingungen "kaputt" zu machen). In dem Beispiel im Video hat die gesuchte Funktion ja sowieso schon homogene Randbedingungen, weshalb es hier auch okay ist, wenn die 0te Basisfunktion psi_0 überall im Lösungsgebiet den Wert Null hat. Allgemein muss das aber natürlich nicht so sein.

@@MathiasMagdowski Ab Minute 25 wo Sie die Fkt. f(x) entwickeln durch das Einsetzen der Basisfkt. und deren Koeffizienten. So wie es geschrieben ist, lautet es f(x)~alpha_1*PSi_1+alpha_2*PSi_2 und an der Stelle fehlt mir der erste PSi_0 Term bzw. dessen erwaehnung das dieser wegfaelt da er gleich Null ist. (Zumindest nach meinem Verstaendnis) Ok, dann habe ich das mit der Randbediungung richtig verstanden und es wuerde in der allgemeinen Loesung auch der Wert psi_0 auftreten sofern dieser ungleich Null ist.

@@Michael-zd7qv Ja, genau. Im allgemeinen Fall würde bei 24:53 in der Angabe der Näherung von f(x) noch ein Summand mit der 0ten Entwicklungsfunktion psi_0 auftauchen. Weil diese Entwicklungsfunktion in diesem Beispiel aber Null ist, habe ich diese hier weggelassen. In dem Video zu den Grundlagen der Momentenmethode ua-cam.com/video/3EDWtQxIhWs/v-deo.html sollte das auch ganz gut erklärt sein.

@@MathiasMagdowski Danke fuer die schnelle Reaktion und ausfuerliche Antwort! :)

@Michael-zd7qv Kein Problem.

Schreiben Sie mir mal bitte eine E-Mail an mathias.magdowski@ovgu.de

Ja, im Grunde kommt man bei jeder elektrotechnischen Herleitung am Ende doch immer bei den Maxwellschen Gleichungen raus. ¯\_(ツ)_/¯

@@marcusseiler6707 Ja, absolut.

@@odysseus9941 Ja, diese wird doch im Video gezeigt. Hast du das Video angeschaut?

@@MathiasMagdowski Sorry, nicht ganz und nicht in der nötigen Tiefe. Mich hat schon dieser eine Titel "Die Hälfte der Energie ist immer (immer)" verloren. Werde die Videos nochmal gründlicher anschauen. Alles Gute!

@@odysseus9941 Okay, sehr gut.

Du beziehst dich auf dieses Video hier? ua-cam.com/video/KKW8jT6BzMI/v-deo.html Dort steht ja im zweiten Summaden j 30 Ω · (− j 20 Ω) / (j 30 Ω − j 20 Ω). Ein Ω kürzen: j 30 Ω · (− j 20) / (j 30 − j 20) Nenner vereinfachen: j 30 Ω · (− j 20) / (j 10) Im Zähler j² = − 1 einsetzen: 30 Ω · 20 / (j 10) Durch 10 kürzen: 30 Ω · 2 / j Einsetzen von 1/j = − j: − j 30 Ω · 2 Zahlenwerte multiplizieren: − j 60 Ω Man kann den Term natürlich auch einfach in Octave oder MATLAB einsetzen: 30j*(-20j)/(30j-20j) ans = 0 - 60i Andere Frage: Warum stellst du die Frage hier und nicht unter dem anderen Video? Hier findet doch niemand diese Frage und die zugehörige Antwort!

@@MathiasMagdowski zuerst danke sehr für die Erklärung. Weil ich diese Aufgabe hier in diesem Video erst vornehmen wollte und im Anschluss die Aufgabe im vorherigen Video lösen. Diese Methode mit Superpositionsprinzip fasziniert mich total. Ich kopiere und füge ein in Kommentarbereich im vorherigen Video.

@@eteeka9606 Alles klar, prima, danke.

Das ist ein interessanter Vorschlag, aber in den gezeigten Schaltungen gibt es ja nur einen unabhängigen Maschenumlauf und nur einen Strompfad. Das nützt einem die Variationsrechnung aus meiner Sicht auch nicht viel.

Damit die Spannung am Kondensator in der Zeit von t0 zu t1 um U01 steigt, muss netto die Ladung Q01=C*U01 geflossen sein. Die Nebenbedingung ist also, dass das integral über den Strom einen fixen Wert hat C*U01=int(I(t),t0..t1) hat. Nun muss in der selben Zeitspanne netto die selbe Ladung über den Widerstand geflossen sein, dabei aber die Energie W_R minimiert werden W_R=integral(R*I(t)^2),t0..t1) Damit ist das Variation mit Nebenbedingung. Dafür gibt's Lagrange Multiplikatoren. Kenne das eigentlich ohne integrale, gibt aber auch Lösungsverfahren für Variationsrechnung mit Nebenbedingungen.

Das Optimum ist eine linear steigende Stromfunktion:)

@@MathiasMagdowski Die Variationsrechnung ist eine bekannte Methode um (gewöhnliche) Differentialgleichungen zu lösen. Ein Funktional ( die die Funktion und deren Abgeleitete enthält ) muB abgeleitet werden. Das Minimum/Maximum des Funktionals wird auf der Lösung der GD erhalten.

Irgendwie interessant, weil die Stromladekurve in einer RC und RLC Schaltung gleich aussieht. Aber die Spannungs der Quelle ändert sich im RC und RLC Fall :)

Vielen Dank!

@@MathiasMagdowski Bitte! DGLs muesste ich ach mal wiederholen :) Lange her....

@@porta_patrols Hier sind einige Videos von mir zu Ausgleichsvorgängen bzw. Schaltvorgängen und zur Lösung der entsprechenden Differantialgleichungen: Wie bestimmt man die Anfangsbedingungen und stationären Zustände bei Ausgleichs- & Schaltvorgängen? ua-cam.com/video/hZSlpOahg7A/v-deo.html Schaltvorgangberechnung in einer R-C-Schaltung durch Lösen der Differentialgleichung (aus Aufg. 170) ua-cam.com/video/jlLWbzv8tyM/v-deo.html Lösung einer Schaltvorgangs-Differentialgleichung durch Zweipoltheorie vereinfachen (aus Aufg. 170) ua-cam.com/video/4Z42y9ts18Q/v-deo.html Schaltvorgangs-Berechnung an einer Induktivität durch Aufstellen und Lösen der Differentialgleichung ua-cam.com/video/DTu9OR2y7Ps/v-deo.html Lösungsidee und typische Fehler für Aufgabe 9 (Ausgleichsvorgang) der GET-Prüfung vom 18.07.2020 ua-cam.com/video/LSROSb8SUOI/v-deo.html Fehlersuche in einem Rechenweg zu einem RC-Schaltvorgang/Ausgleichsvorgang mit Richtigstellung ua-cam.com/video/Iqw-Mbwqf6o/v-deo.html Ausgleichsvorgang bzw. Schaltvorgang mit Widerstand und Kondensator "von Hand", in LTspice & Octave ua-cam.com/video/MSfXLFuDsXU/v-deo.html Ausgleichsvorgang bzw. Schaltvorgang mit 2 Widerständen & Kondensator von Hand, in LTspice & Octave ua-cam.com/video/79MUMTTzHTQ/v-deo.html Berechnung und Messung des Auflade- und Entladevorgangs eines Kondensators über einen Widerstand ua-cam.com/video/mFWWu62Vzfo/v-deo.html Anfangsbedingungen & Aufstellen der Differentialgleichung 2. Ordnung für ohmsch-kapazitive Schaltung ua-cam.com/video/d_QhKYdKfvg/v-deo.html Transiente Simulation eines Schaltvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 162) in LTspice ua-cam.com/video/qvGXyl-lBaQ/v-deo.html Simulation des Auf- & Entladen eines Kondensators über zwei Widerstände (aus Aufgabe 163) in LTspice ua-cam.com/video/Q2_I7jxhl7I/v-deo.html Transiente Simulation eines Schaltvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 164) in LTspice ua-cam.com/video/jzHU6hQQawo/v-deo.html Berechnung eines Ausgleichsvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 165) in CONCIRC ua-cam.com/video/5uw9hWzPa3U/v-deo.html Berechnung eines Ausgleichsvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 165) in EasyEDA ua-cam.com/video/GM1psobci7U/v-deo.html Transiente Simulation eines Schaltvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 167) in LTspice ua-cam.com/video/o7vA40T7Yes/v-deo.html Numerische Simulation eines Schaltvorgangs für ein einfaches Netzwerk (aus Aufgabe 167) in Octave ua-cam.com/video/Q4a9VPF4a2g/v-deo.html Numerische Simulation des Einschaltvorgangs eines Reihenschwingkreises (aus Aufg. 168) in GNU Octave ua-cam.com/video/KTiuyRdr3kg/v-deo.html Simulation des Einschaltvorgangs eines Reihenschwingkreises (aus Aufgabe 169) in LTspice ua-cam.com/video/QQDvl1HcSMM/v-deo.html Numerische Simulation des Einschaltvorgangs eines Reihenschwingkreises (aus Aufg. 169) in GNU Octave ua-cam.com/video/t-YX1nf217g/v-deo.html Schaltvorgangs-Berechnung an einer Induktivität durch Simulation im Netzwerksimulator LTspice ua-cam.com/video/WVq0cdDL4-Y/v-deo.html

@@MathiasMagdowski Der Winter ist gerettet :) Für mich als Normalo sieht das echt nach Arbeit aus :) Danke!

@@porta_patrols Ach, wenn man das Prinzip einmal verstanden hat, ist es eigentlich kein Problem.

@@eteeka9606 Prima, freut mich.

@@Marc-n9y Damit liegst du leider falsch.

D.h. es gibt Ladevorgänge ohne den Faktor 1/2? Wenn der Wirkungsgrad größer al 1/2 sein soll, dann müsste ja im Nenner etwas stehen, das kleiner als CU^2 ist. Was ist denn ein Beispiel dafür? Ist das 1/2 von 1/2CU^2 nicht das gleiche, wie das von 1/2mv^2?

@@Marc-n9y Ja, aber dieser Faktor von 1/2 bzw. ½, der in den Formeln für die gespeicherte Energie im Kondensator, für die gespeicherte Energie in einer Induktivität, für die kinetische Energie bei der Translation oder für die kinetische Energie bei der Rotation auftritt, bestimmt nicht direkt den Wirkungsgrad der Aufladung. Wenn man den Kondensator im gezeigten Beispiel aus dem Video z.B. über eine ideale Konstantstromquelle, über eine Induktivität statt einen Widerstand oder über eine Spannungsquelle mit langsam ansteigender Quellspannung auflädt, sind die Verluste viel geringer (oder im Idealfall gleich Null) und der Wirkungsgrad viel höher (oder im Idealfall 100 %). Vielleicht mache ich dazu in den nächsten Tagen noch mal ein neues Video.

Dieses Video werde ich mir auf jeden Fall anschauen :). Danke

@@Marc-n9y Hier ist jetzt das Video: "Wie kann man den Ladewirkungsgrad beim Aufladen eines Kondensators auf (nahezu) 100 % verbessern?" ua-cam.com/video/Pof6SO4xO_U/v-deo.html

Diese ähnliche Frage stelle ich mir tatsächlich auch manchmal. Immerhin bin ich mir aufgrund der vielen Rückfragen an das Publikum bewusster, wo Wissenslücken und Verständnisschwierigkeiten vorliegen. An diesen versuche ich dann konkret zu arbeiten. Die Studierenden sind in den meisten Fällen im ersten Semester und müssen auch vorher keine Physik- oder Mathematik-Spezialist*innen gewesen sein, um sich für ein Elektrotechnik-Studium zu entscheiden. Deshalb kann man die andere oder andere Wissenslücke auch nachvollziehen.

@@odysseus9941 Ja, in der Praxis ist die Temperaturabhängigkeit des Widerstandsbelags von Leitungen auch nicht zu vernachlässigen, zumindest wenn eine signifikante Selbst- oder Fremderwärmung der Leitung auftreten kann. Das war in dieser Aufgabe aber nicht das Thema. Für EMV- und Hochfrequenzanwendungen sind noch Verluste im Dielektrikum durch Umpolarisation sowie Verluste durch Oberflächenrauhigkeit der Leiter von Bedeutung. Bei dicht nebeneinander liegenden Leitungen tritt auch noch ein Nähe- oder Proximityeffekt durch die Stromverdrängung aufgrund von Wirbelströmen auf.

Vielen Dank für den netten Kommentar und schön, dass Sie die Einheit Farad kennen, aber allein durch Messung der Kapazität über Strom, Spannung und Zeit kann man nicht den hier gesuchten Ladewirkungsgrad bestimmen. Zur Messung von Kapazitäten gibt es übrigens auch direkt LCR-Meter, wie z.B. in diesen Videos demonstriert: "Measurement of the capacitance of a plate capacitor with different areas & distances using LCR meter" ua-cam.com/video/Nxnz2IHbYRU/v-deo.html "Measurement of the equivalent or total capacitance of the series & parallel connection of capacitors" ua-cam.com/video/Ejzv_fNKWcI/v-deo.html Der Widerstand in der Zeichnung ist nötig, weil man einen ungeladenen (idealen) Kondensator nicht an eine ideale Spannungsquelle anschließen kann, weil sonst die im gespeicherte Kondensator Ladung sprunghaft ansteigen und dementsprechend kurzzeitig ein unendlich hoher Strom fließen muss. Natürlich kann man in der Praxis direkt einen zunächst ungeladenen Kondensator an eine reale Quelle wie eine Batterie anschließen. Dann ist der in der Schaltung gezeigte Widerstand aber z.B. als Innenwiderstand der Batterie oder als Anschlusswiderstand des Kondensators wirksam. Ich würde Ihnen ebenso empfehlen, noch mal über die Formeln nachzudenken, die mit Sicherheit auch schon zu Ihrer Fachschulzeit so vermittelt wurden, mittleweile aber vielleicht einfach in Vergessenheit geraten sind. Wenn ich mal Zeit und Lust habe, mache ich noch mal ein Video mit einer Messung per Oszilloskop für die gezeigte Schaltung. Bis dahin können Sie ja mal eine wie in diesem Video gezeigte Simulation probieren: "Berechnung des Ladewirkungsgrads eines Kondensators über einen Widerstand (aus Aufg. 41) in LTspice" ua-cam.com/video/eBZC3XYhQYE/v-deo.html

1. In Praxis muss man bei einer Spannungsquelle als Quelle immer eine Begrenzung haben sonst wäre der Strom von Praktisch unendlich und die Ladezeit eine Plank zeit 55e-44 Sekunden -> null . 2. Man hat immer einen Mindest-Widerstand der sich aus der Reihenschaltung der Innen-Wiedertände und der Leitung ergibt.

@@udoarndt1430 Der Widerstand modifiziert in dieser Schaltung die Spannungsquelle. Als Spannungsquelle könnte auch ein (wie auch immer geartetes Gerät) dienen, welches eine vorgegebene Spannung und Strom abgibt. Oder anders: Um den Wirkungsgrad des Kondensators zu ermitteln, müsste HINTER dem ohmschen Widerstand gemessen werden. Aus der Praxis: Um die Kapazität eines Akkus zu messen, werden Strom und Spannung an den Klemmen des Akkus gemessen. Der Wirkungsgrad des Ladegeräts ist bei dieser Berechnung nicht relevant.

@@scantrain5007 Der Kommentator @udoarndt1430 liegt mit seiner Antwort schon ganz richtig, auch wenn der Physiker Max Planck, nach dem die Planck-Zeit benannt ist, und der während des 2. Weltkriegs auch mal ganz in meiner Nähe wohnte, sich mit 'ck' geschrieben hat. Zur Frage des Wirkungsgrades eines Kondensators: Wir reden hier über eine Aufgabe in einer Grundlagenlehrveranstaltung zur Elektrotechnik für Erstsemesterstudierende. Natürlich ist der Kondensator als ideale Kapazität angenommen, hat dementsprechend keine Verluste und einen Wirkungsgrad von 100 %, praktisch per Definition. Den Widerstand in die Quelle zu subsummieren ist deshalb nur bedingt sinnvoll. Natürlich treten in einem realen Kondensator beim Auf- und Entladen Verluste auf, z.B. durch die Anschlusswiderstände oder Umpolarisierungsverluste im Dielektrikum. Trotzdem würde man von einem realen Kondensator auch typischerweise nicht den Ladewirkungsgrad angeben, sondern einen äquivalenten Serienwiderstand (equivalent series resistance, ESR). Die Verluste ergeben sich dann aus dem (quadrierten) Effektivwert des Stromes beim Laden und Entladen multipliziert mit dem ESR. Ein Akkumulator hat natürlich aufgrund des Innenwiderstandes auch Verluste und einen begrenzten Wirkungsgrad bei Auf- und Entladen, ist aber trotzdem etwas ganz anderes als ein Kondensator und hat im Zusammenhang mit dieser Aufgabe deshalb keine Relevanz.

Stimmt, vielen Dank für den Hinweis. In meinem angegebenen Exponenten sind R und L vertauscht. Der Exponent muss stattdessen deine angebenene Form haben, damit sich daraus eine Zeitkonstante 𝜏 = L/R ergibt und sich die Einheiten im Exponenten gegenseitig aufheben. Trotzdem sind die Kurvenverläufe der Spannungen über R und L schon genau so wie in dem gezeichneten Diagramm und nicht vertauscht. Siehe dazu auch folgende andere Videos: "Berechnung der gespeicherten Energie nach dem Aufladen einer Spule (aus Aufgabe 42) in GNU Octave" ua-cam.com/video/c3ibxQQkHmo/v-deo.html "Berechnung der gespeicherten Energie nach dem Aufladen einer Spule (aus Aufgabe 42) in LTspice" ua-cam.com/video/Qb0THxDVuu0/v-deo.html "Experiment zum Aufladen & Entladen einer Spule über einen Widerstand mit USB-Oszilloskop & LCR-Meter" ua-cam.com/video/kT2irfz6dCk/v-deo.html "Lösung von Aufgabe 3 zu Strom & Spannung an einer Induktivität und Ableitung der Exponentialfunktion" ua-cam.com/video/NmvPLWHrD6U/v-deo.html

@MathiasMagdowski Ja, die Diagramme sind natürlich qualitativ korrekt. :)

@@tobiasreiig5954 Das ist eine sehr gute Frage. Tatsächlich ist es so, dass die Ladeverluste nicht gleichmäßig verteilt sind. Die größten Verluste treten in dieser Schaltung auf, wenn der Kondensator noch fast leer ist und viel Spannung über dem Widerstand abfällt. Lädt man den Kondensator nur bis zur Hälfte der Quellspannung auf, beträgt der Ladewirkungsgrad sogar nur 1/4 oder 25 %. Wenn man den Kondensator von der halben auf die ganze Quellspannung auflädt, fällt schon viel weniger Spannung am Widerstand ab. Dementsprechend beträgt der Wirkungsgrad auch schon 3/4 oder 75 %, was man mit den gezeigten Formeln auch rasch herleiten bzw. ausrechnen kann. In einem Brückengleichrichter möchte man ja eine möglichst glatte Ausgangsspannung, so dass am Kondensator der Spannungshub nahe des Spannungsmaximums sehr gering und damit der Wirkungsgrad sehr gut ist. Je größer der Kondensator desto geringer ist dann auch die Spannungsschwankung und desto besser der Wirkungsgrad.

Dann ist es ungefähr so, wie ich es mir gedacht habe. Vielen Dank für die schnelle Antwort!

@tobiasreiig5954 Kein Problem.

Wie schon in einem anderen Video kommentiert, liegt ChatGPT bei solchen Aufgaben meist richtig. Das Problem ist halt, dass man die oft zunächst sehr plausibel aussehende Antwort von ChatGPT nur dann einschätzen sowie auf Korrektheit prüfen kann, wenn man die Aufgabe auch erst mal so rechnen kann (oder irgendeine anderen Strategie für eine Probe, Plausibilitätsprüfung oder Validierung des Ergebnisses von ChatGPT hat). Mit entsprechenden Aufgaben kann man ChatGPT nämlich auch ganz gut durcheinander bringen, wie dieses Video zeigt: "Wie gut kann ChatGPT unsere 2. Online-Leistungskontrolle 2024 zur komp. Wechselstromrechnung lösen?" ua-cam.com/video/OQ9JIdwQ3cI/v-deo.html

Ja, ChatGPT performt bei solchen relativ einfachen Aufgaben auf Basis des Wikipedia-Wissens mittlerweile echt gut, siehe dazu z.B. auch: "Wie gut löst ChatGPT 4 unsere Online-Leistungskontrolle 1/2024 in den Grundlagen der Elektrotechnik?" ua-cam.com/video/kqth-10TQvs/v-deo.html

Die Charakterimpedanz der 2-Meter-Leitung? Na, das kommt ganz darauf an, wie gut sie sich charakterlich entwickelt hat! Wenn sie sich als diplomatisch, konfliktfrei und harmonisch herausstellt, könnten es 50 Ohm sein - der Goldstandard für Leitungen mit gutem Benehmen. Aber wenn sie etwas störrisch ist, vielleicht eher 75 Ohm, passend zu ihrem eigenwilligen Charakter. Und wenn sie wirklich launisch ist, dann ist sie wahrscheinlich völlig reaktanzbeladen! 😉

@@MathiasMagdowski Versuchen Sie doch mal "Charakterimpedanz " in ChatGPT. Da kommt es weder auf "charakterliche Entwicklung, noch auf diplomatisch oder konfliktfrei bzw. harmonisch" an. Auch von einem "Goldstandard für Leitungen mit gutem Benehmen" ist nicht die Rede, sondern von Sachlichkeit. Von "störrisch" oder "launisch" habe ich den exakten Wissenschaften nur sehr sehr wenig gehört und gelesen. "Wahrscheinlich völlig reaktanzbeladen" oder was exakt? 🤨

@@MathiasMagdowski Typische Werte für Charakterimpedanzen: Koaxialkabel: 50 Ω oder 75 Ω (häufig in HF-Anwendungen und Kabel-TV). Drahtpaare: 100 Ω (z. B. Ethernet-Twisted-Pair-Kabel). Freileitungen: Im Bereich von 300 Ω bis 600 Ω. Die Charakterimpedanz Z0​ ist ein zentraler Begriff in der Leitungstheorie und entscheidend für die effiziente Signalübertragung und die Minimierung von Reflexionen. Sie hängt von den physikalischen Eigenschaften der Leitung ab und kann durch Materialauswahl und Konstruktion gezielt eingestellt werden.

@@odysseus9941 Ja, das ist alles richtig, außer dass "Charakterimpedanz" eine zumindest in meinen Fachkreisen äußert unübliche Bezeichnung ist, ich deshalb den ersten Kommentar als Scherzfrage aufgefasst habe und eine ebenso scherzhafte Antwort formuliert habe, auch weil die "charakteristische Impedanz", wie der korrekte Fachbegriff lautet, gar nicht von der Leitungslänge, sondern nur von den Querabmessungen und Materialeigenschaften der Leitung abhängt. Die Frage nach der "Charakterimpedanz der 2-Meterleitung" hat einfach keinen Sinn, auch weil der Wert von 100 Ω ja in der Aufgabenstellung gegeben ist. Eventuell hätte ich statt des Zwinker-Smileys noch eine deutliche Kennzeichnung der ironischen Natur meiner Scherzantwort auf die vermeintliche Scherzfrage vornehmen sollen. In jeden Fall heißt es charakteristische Impedanz ( de.wikipedia.org/wiki/Leitungstheorie#Leitungstransformation ), Wellenimpedanz bzw. Wellenwiderstand ( de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand ) oder in englischer Sprache eben "characteristic impedance" ( en.wikipedia.org/wiki/Characteristic_impedance ).

@@MathiasMagdowski Na ja, ähnlich ging es mir, als ich vor ein paar Tagen einem Bekannten von "Wurfpressung" erzählte. Er lachte sich halb tot, googelte den Begriff und fand ... nichts. Also existierte dieser Begriff für ihn nicht. In der Welt des Maschinenbaues, genauer bei Kugellagern ist dieser Begriff jedoch üblich. So lustig kann es ein, wenn man seine Welt einschränkt. Übrigens, Elektro- und Funktechnik ist nicht nur Ihr "Fachkreis". Mein Kontakt zur Welt der Elektronen begann vor etwa 60 Jahren. Später war ich dann in der Funk- und Radarwelt weltweit tätig. Besonders in Saudi-Arabien, wo ich einige Jahre lang die dortigen Ölquellen mit Flugabwehrsystemen radarmäßig landesweit überbewacht habe. Meine Ausbildung fand u.a. auch an der Raketenschule der Luftwaffe in Huntsville/Alabama USA auf dem Redstone Arsenal statt. Ein schönes Jahr! Nichts für ungut. Ich finde Ihre Arbeit interessant und ich schaue mir gern Ihre Beiträge an. Weiter so! 👍

@@timotrinks8451 Vielen Dank für das Lob. Da ich von öffentlichen Geldern bezahlt werde, kann ich die Wissensvermittlung natürlich auch öffentlich machen. Vielen Dank auch für den Hinweis zur Permeabilität, die man natürlich nur durch Variation der relativen Permeabilität, nicht aber durch Variation der konstanten Freiraumpermeabilität bzw. der magnetischen Feldkonstante (siehe auch de.m.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Feldkonstante ) verändern kann.

@@MathiasMagdowski "nicht aber durch Variation der konstanten Freiraumpermeabilität " Ist die überhaupt veränder- bzw. variierbar?

@@odysseus9941 Vielleicht in einem anderen Universum mit einer anderen Vakuumlichtgeschwindigkeit?

@@OidooOtato Ja, natürlich könnte man den Widerstand als explizites Bauelement in der Schaltung einfach weglassen, aber die Quelle hätte trotzdem einen kleinen Innenwiderstand. Ebenso hätten die Verbindungsleitungen auch einen kleinen Widerstand. So einfach weglassen kann man den Widerstand also nicht. Ganz ohne Widerstand funktioniert die Schaltung so auch nicht, weil die Spannung am Kondensator aufgrund der Ladungserhaltung nicht springen kann.

@@segelohrenbob Ja, LEDs sind sehr effizient, das ist kein Frage, aber wenn ich kurzzeitig sehr viel Licht haben möchte, z.B. weil ich in einem dunklen Raum ein gut belichtetes, konstrastreiches und rauscharmes Foto machen möchte, dann brauche ich kurzzeitig auch viel Strom und nicht ein paar 10 mA, die für so eine Funzelbeleuchtung für den Dauerbetrieb wie in den verlinkten Video trotzdem gut ausreichen. Für diesen Zweck ist deine leistungselektronische Schaltung sicher super, auch wenn man bei Lithium-Ionen-Akkus nur 70 % bis 80 % der angegeben Kapazität nutzen sollte, weil sonst die Anzahl der Lade- und Entladezyklen massiv sinkt, so zumindest die gängige Einschätzung.

@@MathiasMagdowski die 10ma sind bei einer 1,2v quelle. bei 3,7v li-ion spannung sind die leds schon ganz schön hell. und hier gilt zu beachten dass diese 3 leds in reihe geschalten sind und je eine nennspannung von 3,3v haben. im handy ist nur eine led eingebaut, da ist es absolut kein problem die mit 3,7V so zu betreiben dass sie sehr hell ist. auch zieht die led im handy nur maximal 300ma was ein witz ist für den 3ah akku der in den meiste handys eingebaut ist.

@segelohrenbob Leider kann man nicht ohne weiteres herausfinden, wie und mit welcher Schaltung die Blitzlicht-LED in einem modernen Smartphone betrieben wird und was das überhaupt für eine LED ist. Nichtsdestotrotz könnte man die in der Aufgabe gezeigte Schaltung genau für den Zweck nutzen, kurzzeitig einen großen Strom aus einer Spannungsquelle mit relativ hohem Innenwiderstand zu ziehen, den diese Quelle ansonsten nicht ohne signifikanten Einbruch der Klemmenspannung liefern könnte. Diesen Zweck wollte ich in der Übung kurz erläutern. Letztendlich ist das wie eine Toilettenspülung. Man hat einen Wasseranschluss ohne viel Druck und Durchfluss, analog zu einer Batterie mit hohen Innenwiderstand. Nun lädt man damit langsam einen Speicher auf, nämlich den Spülkasten analog zum Kondensator. Auf Knopfdruck der Spültaste kann man den Speicher, also den Spülkasten dann über ein kurzes, relativ dickes Rohr (analog zu einem niedrigen Widerstand) in eine ebenso niederohmige Last entladen (nämlich das Toilettenbecken), und dann dort ordentlich was wegspülen, was man sonst nur mit dem normalen Wasseranschluss nicht schaffen würde.

@@MathiasMagdowski so gesehen ja, aber ich hoffe du verstehst auch mich ein bisschen. bin eben nur wegen der stelle aufmerksam geworden dass eine led kurzzeitig viel strom benötigen würde um hell zu sein. damit beschäftige ich mich nun schon jahrzehnte praktisch.mit der richtigen ansteuerung braucht sie nur spannungsspitzen in hoher frequenz damit sie extrem hell leuchtet, und da fließt nicht viel strom. das meine ich damit. verstehe aber auf was du eigentlich hinaus wolltest doch das beispiel mit der led würde ich durch ein anderes beispiel ersetzen um es den schülern bildlich zu machen. sonst denken die eine led braucht viel strom :) wollte dich nicht rügen, sondern verbessern

@segelohrenbob Sehr gut, ich verstehe. Was man mit dem Kurzschlussstrom von einigen parallel geschalteten Supercaps, die man vorher auf geeignete Weise aufgeladen hat, auf jeden Fall auch ganz passabel machen kann, ist Lichtbogenschweißen.

Yes, this is great for you, but this skill does not apply to all of our students, who are still learning about this subject. The advantage of using a circuit simulator like EasyEDA is the ability to simulate more complicated circuits and to determine the equivalent resistance of networks of resistors that cannot be directly broken down into pure series or parallel connections of them (like in a resistor cube for example).

@@MathiasMagdowski What are the entry requirements for students in your courses? A resistor cube is indeed an interesting task if all resistors have the same value. For example: 1. Diagonal opposite points (corners diagonally through the cube). 2. Neighboring points (directly connected at an edge). 3. Points on opposite sides (centrally opposite on an edge). But it can also be done manually. Draw all resistors R in a 3D edge structure. Reduce systematically: resistors in parallel branches and resistors in series. 😁

​@@odysseus9941 Our students need a German university entrance certificate (Abitur) or a an international secondary school leaving certificate, see: www.ovgu.de/en/engineering_science_bachelor-path-46492,48816,48818.html With respect to the resistor cube, you quickly end up with a circuit that cannot be reduced and simplified by just using series and parallel connections, at least in the general case, if the resistors and not all equal. You need for example star-delta transform, see this video: "How to calculate equivalent resistance of more complex circuits with series and parallel connections" ua-cam.com/video/bt8V3lU3gB4/v-deo.html

Die Spannungsquelle hat einen Innenwiderstand, da würde dann die Spannung abfallen, wenn man keinen Vorwiderstand hat. Sonst würde ja ein unendlich grosser Strom fließen. Außerdem hat auch ein Kondensator in echt einen Innenwiderstand. Also auch da kann man nicht unendlich grossen Strom fließen lassen. Theorie und Praxis eben. Sonst wäre auch der Kondensator in dem Moment gleich voll, wenn man den Schalter schließt.

@@andreashintermayr8029 Es würde kein unendlich grosser Strom fliessen, denn auch ein gerader Supraleiter hat eine Selbstinduktivität. Aber da habe ich vielleicht schon die Hälfte der Lösung verraten.

@@wolfgangrichter6088 Das sind beides ganz wunderbare fortführende Gedankengänge, die sich im Spannungsfeld zwischen Theorie und Praxis bewegen. Den Stromkreis könnte man vermutlich supraleitend aufbauen und eventuell auch einen supraleitenden Plattenkondensator C realisieren. Eine Spannungsquelle (z.B. Batterie) hätte vermutlich trotzdem immer einen Innenwiderstand, wobei man dessen Einfluss, jedoch nicht die dort auftretenden Verluste, durch eine Spannungsregelung ausgleichen kann (wie bei einem Labornetzteil). In der Praxis hat jeder Leiter eine innere Induktivität. Außerdem wird der Stromkreis eine Schleife aufspannen und damit eine äußere Schleifeninduktivität, kurz ein Gesamtinduktivität L besitzen. Diese Induktivität kann natürlich auch Energie in ihrem Magnetfeld speichern. Praktisch hat man dann einen mehr oder weniger idealen Serien- oder Reihenschwingkreis gebaut, den man als verlustfrei oder zumindest verlustarm betrachten könnte. Aus den Werten von L und C kann man nun mittels 1/√(L · C) eine Resonanzkreisfrequenz ω bestimmen, aus der sich eine Frequenz f = ω/(2 · π) und eine Periodendauer T = 2 · π/ω ergeben. Schließt man den Schalter zum Zeitpunkt t = 0, wird zunächst die gesamte Quellspannung als Spannung u_L an L abfallen. Dadurch ergibt sich eine Stromanstiegsgeschwingkeit und der Strom steigt sinusförmig an, Energie wird in der Induktivität gespeichert. Durch den Stromfluss wird auch Ladung und im Vergleich viel weniger Energie in C gespeichert, die Spannung u_C steigt entsprechend einer negativen Cosinusfunktion an, u_L fällt cosinusförmig ab, der Stromanstieg wird geringer und schließlich Null, der Strom maximal. Die Induktivität möchte den Strom allerdings weitertreiben und der Strom fällt wieder sinusförmig ab. Dabei ist der Spannungsabfall an der Induktivität negativ. Die Induktivität wirkt nun wie eine Quelle und gibt die vorher gespeicherte Energie wieder ab, wodurch der Kondensator weiter geladen wird und schließlich die doppelte Quellspannung erreicht. Nach einer halben Periodendauer ist der Strom wieder Null und wenn man dann genau im richtigen Zeitpunkt den Schalter öffnet, ist der Kondensator praktisch verlustfrei auf die doppelte Quellspannung aufgeladen. Dabei wirkte die Induktivität als Puffer, der den Unterschied zwischen der Quell- und Kondensatorspannung nicht einfach als Wärme "verbrennt", wie es der Widerstand tut, sondern zwischenspeichert und wieder abgibt, wodurch auch die doppelte Spannung am Kondensator anliegt und sogar die vierfache Energiemenge im Kondensator gespeichert ist.

Selbst dann ist die elektrische Energie danach nur noch die Hälfte. Wir nehmen einen supraleitenden geladenen Kondensator der Kapazität C, mit der Ladung Q und der Spannung U und schalten diesen zu einem identischen ungeladenen Kondensator parallel. Die Energie vorher beträgt W=0,5*C*U^2. Bei der Parallelschaltung sinkt die Spannung wegen Q= C*U auf 0,5*U und die Kapazität steigt auf 2*C. Q verteilt sich auf beide Kondensatoren zu je 0,5*Q. Die Energie betägt nun W' = 0,5*2*C*(0,5*U)^2 W' = 0,5*W Die fehlende Energie wird als elektromagneische Welle in den Raum abgestrahlt.

@petereitzenberger2769 Oh, auch das Buch "Denksport Physik" von Lewis Carroll Epstein gelesen? Da kommt dieses Beispiel meiner Erinnerung nach auch vor.

@@reinerrusch8566 Ganz genau, man müsste den Kondensator einfach über eine Konstantstromquelle mir dem Quelllstrom Iaufladen, die sich dem aktuellen Spannungsabfall am Kondensator anpasst. Dann bräuchte man auch den extra Widerstand nicht mehr, an dem die ansonsten überschüssige Spannung abfällt. Trotzdem hätte der Stromkreis natürlich immer einen kleinen Widerstand R aufgrund der Anschlussdrähte, in denen es entsprechend I² • R eine Verlustleistung in Wärme umgesetzt wird. Diese kann man aber durch geeignete Wahl des Stromes und der sich daraus ergebenden Ladezeit begrenzen.

@@MathiasMagdowski Eine Konstantstromquelle ist technisch auch nur eine Spannungsquelle mit einem Widerstand. Nur ist der Widerstand regelbar. Der zeitliche Verlauf des Ladestromes hat keinerlei Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad. Die Konstantstromquelle löst das Problem des miserablen Wirkungsgrades (1/2) in keiner Weise !!!

@@thomaszimmermann8615 Eine ideale Stromquelle mit unendlich großem Innenwiderstand (siehe de.wikipedia.org/wiki/Stromquelle_(Schaltungstheorie)#Ideale_Stromquelle ) löst das Problem auf jeden Fall und führt zu einem Ladewirkungsgrad von 100 %, wenn die Zuleitungen und der Kondensator ebenso als ideal leitend und verlustfrei angenommen werden.

Ja, absolut, das ist genau wie bei Crypto-Scams, bei denen das Geld ja auch nicht weg, sondern nur woanders ist.

Welche spezifische Erklärung ist nicht sinnvoll? Die Schaltung ist, wie von mir ja auch kommentiert, ein eher akademisches Beispiel zum Üben der Regeln und Formeln zur Berechnung der Ersatzkapazität von gemischten Reihen- und Parallelschaltungen und hat so direkt keinen praktischen Nutzen. Ansonsten stimmt die Erklärung und Analogie mit dem Leitungsersatzschaltbild z.B. einer Zweidrahtleitung gemäß der Leitungstheorie schon, siehe auch: de.m.wikipedia.org/wiki/Leitungstheorie#Die_Leitungsgleichungen

@@MathiasMagdowski Werter Herr Magdowski, die Erklärung um 3:57 herum hat mit der vorgegebenen Schaltung nichts zu tun. Hier wäre es sinnvoll, wenn akademisch gemeint, die Leitungstheorie heranzuziehen. Siehe auch Wikipedia: de.m.wikipedia.org/wiki/Leitungstheorie#Die_Leitungsgleichungen Hier besonders der Abschnitt "Allgemeine Form und charakteristische Größen". Und auch: de.m.wikipedia.org/wiki/Leitungsbel%C3%A4ge Abschnitt "Ersatzschaltbild". In der in diesem Video gegebenen Schaltung kommen nur Kapazitäten vor. Zum Üben könnte man da noch n Glieder anfügen, was aber genauso sinnfrei ist, aber evtl. über vollständige Induktion bewiesen werden kann. Die Methode der vollständigen Induktion eignet sich besonders, um allgemeine Formeln für komplexe Kondensatorschaltungen herzuleiten, insbesondere wenn es sich um periodische Schaltungen handelt (z. B. mehrere identische Kondensatoren in einer wiederholten Struktur). Für Schaltungen, die sich nicht rein in Reihe oder parallel befinden, kann die Induktion helfen, allgemeine Muster zu erkennen. Zum Beispiel bei Mischschaltungen, in denen Kondensatoren regelmäßig in Kombination aus Reihen- und Parallelschaltungen angeordnet sind. Sie erklären doch selbst, ich zitiere: " ...Berechnung der Ersatzkapazität von gemischten Reihen- und Parallelschaltungen und hat so direkt keinen praktischen Nutzen..". Zum Üben wäre es sinnvoller zu erläutern, daß sich in Serie geschaltete Kondensatoren verhalten wie parallel geschaltete Widerstände und vice versa. Verwirrend in dem Video ist, daß Sie hier Induktivitäten ins Spiel bringen und versuchen zu erläutern, die in dem Schaltbild nicht vorhanden sind. MfG

@@odysseus9941 Es tut mir sehr leid, wenn meine Erklärung Sie verwirrt hat, aber bei 3:38 erkläre ich doch genau den Punkt mit dem leitungstheoretischen Ersatzschaltbild, das dieser Schaltung zumindest von der Struktur her optisch ähnlich sieht. Ansonsten haben wir die Formeln für die Ersatzkapazität von Reihen- und Parallelschaltungen von Kondensatoren schon in der Vorlesung bzw. im Plenum hergeleitet, so dass wir hier in der Übung nicht noch mal darauf eingegangen sind. Stattdessen habe ich nur noch mal den Unterschied zu Widerständen bzw. Induktivitäten hervorgehoben, der so nicht explizit im Skript erwähnt wird. Niemand zwingt Sie meine Videos zu schauen. Wenn Sie denken, dass das alles großer Quatsch ist, was Ihr gutes Recht ist, dann behalten Sie diese Gedanken gern für sich und melden sich stattdessen lieber mit konstruktiven, nachvollziehbaren und wohlbegründeten Verbesserungsvorschlägen. Vielen Dank.

@@reinerrusch8566 Das ist Definitionssache und hier sehr gut erklärt: de.m.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad#Wertebereich "Der theoretisch mögliche Wertebereich [des Wirkungsgrads] geht von 0 bis 1 bzw. 0 bis 100 %. Der höchste Wert (1 bzw. 100 %) kann in der Praxis bei Maschinen nicht erreicht werden, weil bei allen Vorgängen Energie durch Wärme oder Reibung in thermische Energie umgewandelt wird. Bei Wärmekraftmaschinen wird der Wirkungsgrad zusätzlich durch den Abgasverlust begrenzt und kann niemals den idealen Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses übersteigen. Ein Wirkungsgrad größer 1 entspräche einem Perpetuum mobile erster Art, was gegen den Energieerhaltungssatz verstößt. Vorrichtungen, die mehr Energie abgeben, als sie aufnehmen oder gespeichert haben, sind nicht möglich. Anders verhält es sich, wenn die zugeführte Energie nur ein Teil der Energie ist, die dem Prozess zur Verfügung steht. So nutzt eine Wärmepumpe zusätzlich zu dem zugeführten Strom auch die Umgebungswärme und erreicht somit einen ausgewiesenen Wirkungsgrad (erzeugte Wärme / zugeführtem Strom) von über 1." Wenn man den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe jedoch als erzeugte Wärme / (zugeführte Wärme + zugeführten Strom) definieren würde, was auch der Standarddefinition entspräche, so wäre dieser auch kleiner 1.

Der Wirkungsgrad kann niemals größer als 100% sein. Das würde den Energieerhaltungssatz der Physik verletzen. Der Nutzungsgrad von Wärmepumpen ist weitaus höher durch die Entnahme thermischer Energie aus der Umwelt.

@petereitzenberger2769 man bezeichnet das hier, wie erwähnt, anders. Für den Verbraucher sieht dies aber (im Vergleich zu allen anderen Quellen wie Öl, Gas...) so aus, da er den Anteil Erdwärme bzw. entsprechend der Luft entnommene Wärme nicht bezahlt.

@reinerrusch8566 Ja, aber den Wind oder die Sonne bezahle ich auch nicht. Wie willst du dann den Wirkungsgrad einer Windenergie- oder Photovoltaikanlage angeben, als unendlich? Für die physikalische Definition eines Wirkungsgrads ist es doch egal, ob die Energie einen Preis hat.

@MathiasMagdowski es ist auch bei der Betrachtung nicht unendlich. Bei der WP zumindest steckt man 1/5 Strom rein. Hier macht das zumindest Sinn zum Vergleich mit Öl. Da kauft man x kWh (Preis mal außen vor), hat Verluste - man steckt also entsprechend >100% rein, wogegen bei der Rechnung bei der WP im Gegenteil weniger Energie reingesteckt wird, um am Ende 100% Heizleistung zu bekommen. Das geht beim Windrad so natürlich nicht. Energetisch muss man natürlich auch die nicht selbst bezahlte Energie betrachten. Sieht man das Ganze System aus Nutzersicht komplett als Black Box, würde man das auch so messen können. 1Wh elektrischer Energie rein - 5Wh Heizleistung raus. Man würde sich bei einem Bodentauscher höchstens wundern, warum das Gemüse/die Blumen später blühen. 😉

@@antonschuler3331 Danke.

Saugut sogar!! Mich baut das etwas auf, nachdem ich in letzter Zeit erfahren musste, wer heute bei einer beruflichen Ausbildung angeblich die IHK-Prüfung schaffte, aber nicht mal annähernd weiß, wie man der Vorwiderstand einer LED berechnet und dass die LED auch ein Widerstand ist.

@@reinerrusch8566 Naja, eine LED ist eine LED und kein Widerstand. Zumindest gilt an einer LED nicht das ohmsche Gesetz U = R · I zwischen Spannung U und dem Strom I mit dem Proportionalitätsfaktor R als Widerstand. An einer LED gilt in gute Näherung die Shockley-Gleichung (siehe de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung ), anhand derer der Strom mit wachsender Spannung exponentiell ansteigt. Nichtsdestotrotz kann man für eine LED für einen bestimmten Arbeitspunkt natürlich einen differentiellen Widerstand (siehe de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand#Differentieller_Widerstand ) ermitteln, der das linearisierte Verhalten der LED in der Nähe dieses Arbeitspunktes ganz gut beschreibt.

Bei 9:15 ist auf jeden Fall ne Lücke in der Didaktik, die man auch nicht durch "einfach mal akzeptieren" wegkriegt.

@@wassollderscheiss33 Danke für den Hinweis. Welche Formel oder welchen Zusammenhang meinst du denn genau? Bis auf den einen Versprecher mit Induktivität vs. Kapazität ist mir nicht bewusst, was dort falsch sein sollte oder wo es noch einer intensiveren Erklärung oder Herleitung bedarf.

Wenn ein IQ von 55 reichen würde, um zu promovieren, würde ich mir gewisse Sorgen machen ...

@@bussi7859 Hicks, wenn ich besoffen wäre, würde die Übung noch witziger sein!

@@MathiasMagdowski man muss mit solchen Leuten leben... Kopf hoch! Angeblich, laut Biologen, gehören sie zur gleichen Spezies.

@@reinerrusch8566 Vielen Dank für die aufmunternden Worte!

Solch wohlmeinende, spezifische und konstruktive Kritik, darauf habe ich gewartet!

Ach was! Wie denn? Natürlich kann man einen Kondensator theoretisch ohne Verluste laden. In einem Parallelschwingkreis geschieht das fortlaufend. Aber darum ging es hier selbstverständlich nicht!

@@petereitzenberger2769 Ohne Verluste geht nie.

@@bussi7859 mit nur passiven Bauteilen? Studiere lieber Jura oder Marketing - das hier ist nichts für Dich!

Das ist doch auch der übliche Ton in den Elektrotechnikforen. Also nix Neues 😂😂. Also Bussi, merk dir du Flasche: es geht auch anders. Das bringt einem Mutti bei😊

Also bei mir geht der in der Videobeschreibung angegebene Link ( cloud.ovgu.de/s/ESfE5aMSH2YbpBc ). Vielleicht hatte unsere OVGU-Cloud gerade "Schluckauf" oder ein Update!?

Sure you can use the DFT or FFT also for single impulsive aperiodic non-stationary signals. Some demonstration is given in these exercise recordings: www.twitch.tv/videos/1973439539 www.twitch.tv/videos/2302319791 (will only be available for few days anymore) For this purpose and to obtain the right scaling, please use the 'pulse' mode of the fourier.m function. An example on how to calculate power spectral density (PSD) estimates using the FFT algorith is shown here: de.mathworks.com/help/signal/ug/power-spectral-density-estimates-using-fft.html

@@raymundhofmann7661 Ich kenne mich mit Active Balancing nicht wirklich aus, aber nach einem kurzen Blick auf die zugehörige Schaltung (siehe z.B. www.monolithicpower.com/en/learning/resources/active-balancing-how-it-works-and-its-advantages ) würde ich vermuten, dass dort die Ladeverluste der Kondensatoren geringer sind. Wenn die Kondensatoren von den Akkuzellen geladen werden, fängt die Ladung nicht bei einer Spannung von Null, sondern bei der minimalen Entladeschlussspannung von ca. 3 V bis 3,5 V an. Dadurch gibt es weniger Spannungsabfall an den verbleibenden Anschlusswiderständen und dem äquivalenten Serienwiderstand des Kondensators. Wenn die Kondensatoren von den Speicherinduktivitäten geladen werden, wirken die Induktivitäten wie Stromquelle und passen sich der nötigen Spannung an, so dass ebenfalls keine überschüssige Spannung an irgendwelchen Widerständen "verbraten" werden muss.

@@KyuriS24 Es ist eine Hochschule.

@@MathiasMagdowski Wo ist diese Hochschule und wie heißt sie?

@@odysseus9941 Es handelt sich um die Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg, wieso?

@@MathiasMagdowski Aus Interesse. Danke!

@@MathiasMagdowski Also das Niveau ist ja nicht sonderlich hoch, oder täuscht das? Weil das ist ja Uni-Level, in der Schweiz fängt das Studium an der FH straffer an, und die ETH ist noch einmal ein ganz anderes Kaliber. Sind das angehende Elektroingenieure?

@@h2131a Ja, das klappt, wobei es mal interessant wäre zu erfahren, was ein*e echte*r Mathematiker*in dazu sagt.

@@MathiasMagdowski weil unendlich nicht existiert? Dann müsste man wohl definieren, bei wieviel % der Kondensator als vollständig geladen gilt.

@@reinerrusch8566 Nein, die unendliche Integrationsgrenze ist "eigentlich" kein Problem, denn solche Integrale sind als "uneigentliche Integrale" gut bekannt und beschrieben: de.m.wikipedia.org/wiki/Uneigentliches_Integral Problematischer ist aus meiner nicht sehr ausgeprägten mathematischen Sicht das Kürzen von dt und dt, denn einmal ist es Teil der Ableitung bzw. des Differentialoperators und einmal das Differential mit der Integrationsvariable des Integrals, siehe dazu: de.m.wikipedia.org/wiki/Differential_(Mathematik)

@MathiasMagdowski ah, ok. Ja, das darf man tun. Unendlich durch Unendlich ist problematisch. Integral ist klar. Hatte die Frage falsch verstanden bzw was reininterpretiert. Man lädt unendlich lang - in der Praxis reichen 99% oder so. Aber die Zeit war nicht das Problem.

@@reinerrusch8566 Genau, die Ladezeit ist unproblematisch und ergibt sich eben aus einigen Vielfachen der Zeitkonstante τ = R · C. Nach 1 τ; 2 τ; 3 τ; 4 τ oder 5 τ sind dann sind jeweils 63,2 %; 86,5 %; 95,0 %; 98,2 % oder 99,3 % an Ladestand erreicht.

Ja, diese Lösung ist auch richtig, benutzt jedoch nicht nur das Ohmsche Gesetz, sondern auch den Knotensatz und Maschensatz bzw. die Kirchhoffschen Gesetze, nämlich dann wenn die verbleibenden Ströme bzw. die restlichen Spannungen berechnet werden. Man benötigt zur Netzwerkberechnung in resistiven Schaltungen im allgemeinen Fall immer diese drei Gesetze, Knotensatz, Maschensatz und Ohmsches Gesetz. Die Spannungsteilerregel bzw. die Stromteilerregel basieren natürlich auch auf Knotensatz, Maschensatz und Ohmschem Gesetz. Die Spannungsteilerregel bietet aber den Vorteil, dass man zur Berechnung von Teilspannungen keine Ströme als Zwischenergebnisse ausrechnen muss. Ebenso muss man bei der Nutzung der Stromteilerregel im Laufe der Rechnung typischerweise keine Spannungen als Zwischenergebnisse ausrechnen. Dafür muss man eventuell etwas mehr Gehirnschmalz in das Aufstellen der jeweiligen Formeln für die Strom- oder Spannungsteilerregel stecken. Siehe dazu auch folgendes Video: "Ausführliche Lösung der Aufgabe 31 zur Spannungsteilerregel und Stromteilerregel (mit Herleitung)" ua-cam.com/video/MA98Om33PEU/v-deo.html