Eine Reihenschaltung aus RR\text{R} und CC\text{C}

Ich habe eine Reihenschaltung von R und C mit einer Gleichspannungsquelle. Ich möchte die Ladefunktion des Kondensators finden. Meine Frage ist: Ist die Methode, die ich verwende, richtig?


Meine Arbeit (mit Laplace-Transformation):

{ U In ( T ) = U C ( T ) + U R ( T ) U R ( T ) = ICH R ( T ) R ICH C ( T ) = U C ' ( T ) C ICH In ( T ) = ICH C ( T ) = ICH R ( T )             L             { U In ( S ) = U C ( S ) + U R ( S ) U R ( S ) = ICH R ( S ) R ICH C ( S ) = C S U C ( S ) C U C ( 0 ) ICH In ( S ) = ICH C ( S ) = ICH R ( S )

Wir erhalten also:

U In ( S ) = ICH In ( S ) + C U C ( 0 ) C S + ICH In ( S ) R ICH In ( S ) = U In ( S ) U C ( 0 ) S R + 1 C S

Also, wenn ich U_c (s) finden möchte:

ICH In ( T ) = U C ' ( T ) C             L             U In ( S ) U C ( 0 ) S R + 1 C S = C S U C ( S ) C U C ( 0 )

Das Lösen von U_c (s) gibt mir:

U C ( S ) = U In ( S ) U C ( 0 ) S R + 1 C S + C U C ( 0 ) C S

Wissen, dass die Spannungsquelle DC ist:

U In ( S ) = U In S

So:

U C ( S ) = U In S U C ( 0 ) S R + 1 C S + C U C ( 0 ) C S = U In U C ( 0 ) R S + 1 C + C U C ( 0 ) C S

Unter Verwendung der inversen Laplace-Transformation fand ich:

U C ( T ) = U In + e T CR ( U C ( 0 ) U In )

Das ist eine Möglichkeit, es zu tun. Ich finde es genauso einfach, eine Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten erster Ordnung für eine einfache RC-Schaltung mit KVL zu erstellen. Eine inverse Laplace-Transformation ist keine triviale Sache, deshalb verwenden wir Tabellen oder Computer, um sie für uns zu erledigen. Wohingegen ein Diff-Eq erster Ordnung eigentlich einfach ist. Aber wenn Ihre Aufgabe darin bestand, Laplace zu verwenden, dann gute Arbeit.
Als Student kam mir das alles in den Sinn...
Es ist richtig, aber klarer, wenn Sie es als Uin[1-exp(-t/RC) + ICs ausdrücken, sodass die ansteigende Exponentialnatur absolut offensichtlich ist.

Antworten (1)

Ja, Ihre Methode und Ihr Ergebnis sind korrekt. Eine schnelle Möglichkeit zur Überprüfung besteht darin, zu sehen, ob Ihr Ergebnis bei t = 0 und unendlich das richtige Ergebnis liefert, während Sie eine Anfangsbedingung von 0 annehmen. Bei t=0 ist der Exponentialterm 1 und Sie haben Uc=Vin-Vin=0, gut. Bei unendlich ist der Exponentialterm 0 und Sie haben Uc=Vin. Diese beiden Werte sind durch eine Exponentialfunktion verbunden, von der wir wissen, dass sie für ein RC erster Ordnung korrekt ist.