Widerstand Kondensatorschaltungen

Ich bin Physiklehrer an einer High School und bin heute auf einige Probleme gestoßen, die ich nicht erklären kann.

Wir haben eine Schaltung mit einem gemacht 11 V Stromquelle verbunden mit a 100   k Ω Widerstand u 100   μ F Kondensator. Wir haben eine Vernier-Spannungssonde verwendet, um den Anstieg des Potentials über dem Kondensator zu beobachten. Das Potenzial stieg auf ca 6 V und blieb relativ konstant. Ich bin mir wirklich nicht sicher, warum es nicht gehen würde 11 v.

Wir haben auch die Kondensatorentladung beobachtet, indem wir die Stromquelle vom Stromkreis entfernt haben. Es schien sich bis auf etwa 0,2 V zu entladen und dort zu bleiben. Ich habe den Kondensator kurzgeschlossen, um ihn vollständig zu entleeren, und das Potential ging auf Null zurück, baute sich dann aber langsam wieder auf 0,2 V auf. Wir haben festgestellt, dass die Spannungssonde selbst den Kondensator aufzuladen scheint, und das ergibt für mich einfach keinen Sinn.

Vielen Dank im Voraus an alle, die mir helfen können, eines oder beide dieser Probleme zu verstehen.

Ich nehme an, es ist eine Parallelschaltung, die Spannung ist Gleichstrom und es ist ein Elektrolytkondensator, aber Sie sollten diese Informationen ausdrücklich in der Frage angeben. Hast du auch aktuelle Messwerte genommen? Was ist die Stromgrenze Ihres Netzteils?
Ja, die angeforderten Informationen von @PM2Ring wären sehr hilfreich. Auch das Modell des Voltmeters.
Welchen Innenwiderstand hat Ihr Vernier-Spannungstastkopf? Sie könnten Ihr Ergebnis erklären, wenn es in der Größenordnung von 100 k liegt (Spannungsteiler).
Es ist eine Reihenschaltung beim Laden und beim Entladen sind die einzigen zwei Elemente der Widerstand und der Kondensator. Natürlich ist es Gleichstrom, wenn das Ziel darin besteht, den Kondensator aufzuladen. Ich weiß wirklich nicht, ob es ein Elektrolytkondensator ist - wie kann ich das feststellen? Das macht Sinn über den Innenwiderstand der Sonde - das werde ich untersuchen.
Die Sonde wird von Vernier hergestellt. vernier.com/products/sensors/voltage-probes/vp-bta
Bei einer guten experimentellen Technik zur Fehlersuche müssten Sie die Widerstandswerte ändern und die Spannungswerte der Stromversorgung ändern, um zu sehen, ob die Fehlanpassung proportional konsistent ist. Sie haben einen einzelnen Datenpunkt (11 V, 100 k Ω ). Das hilft nicht, das Problem zu lösen. Nimm das nicht als Herabsetzung. Es soll eine Unterrichtsmöglichkeit sein. Geben Sie es an Ihre Schüler weiter.
Dass sie elektrolytisch sind, sollte offensichtlich sein, da sie polarisiert sind – was bedeutet, dass Sie den negativen und positiven Anschlüssen (oder Drähten) eines Elektrolytkondensators gehorchen müssen. Daher ist es normal, dass der Minuspol sehr deutlich gekennzeichnet ist, normalerweise mit Minuszeichen auf dem Körper des Kondensators auf der Seite mit dem Minuspol.
Es hört sich tatsächlich so an, als ob mit dem Kondensator selbst etwas nicht stimmt. Möglicherweise eine Art interner Kurzschluss "mit Widerstand", der verhindert, dass die Spannung den vollen Bereich erreicht.

Antworten (1)

Zum einen bei 11 v Sie verwenden die Sonde außerhalb ihrer Spezifikationen (bis zu 10 v ). Der 6 v Das Problem könnte damit zusammenhängen, dass das schwarze Kabel des Sensors über den Schnittstellenanschluss direkt mit Masse verbunden ist (oder welches Potenzial auch immer Ihr Messgerät wie ein Tablet oder Laptop hat). Dies könnte möglicherweise auch dazu führen, dass sich der Kondensator auflädt, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Nach den gegebenen Informationen ist dies wirklich größtenteils Spekulation. Am besten testen Sie es erneut mit einem Spannungsdifferenztastkopf, der diese Eigenschaft nicht hat, wenn Sie einen zur Hand haben. Oder es reicht ein normales Multimeter.

Bei einem Innenwiderstand von 1 M Ω , sollte die als Spannungsteiler wirkende Sonde die Ergebnisse nicht so stark beeinflussen. Sie können diese Möglichkeit jedoch leicht ausschließen, indem Sie einen anderen Widerstand verwenden und erneut messen.

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