13. Aufgabe: Schaltvorgänge bei Gleichstrom

Höhere Technische Bundes- Lehr- und Versuchsanstalt (Bulme) Graz-Gösting
Elektrotechnisches Laboratorium Jahrgang 1983 / 1984

Klasse: 3AN
Gruppe: 7

1. Aufgabenstellung:

Folgende elektrische Kreise sind aufzunehmen und die Schaltvorgänge auf dem Speicheroszilloskop sichtbar zu machen.

Das Ergebnis ist auf mm-Papier sichtbar zu machen.

RC-Kreis:  \text{R} = 10\ \text{k} \Omega \text{, } \text{C} = 8\ \mu \text{F}

gesucht: Einschalten, Ausschalten  i(t), u(t)

RL-Kreis:  \text{R} = 500\ \Omega \text{, } \text{L} = 16\ \text{H}

gesucht: Einschalten, Ausschalten  i(t)

RLC-Kreis:  \text{R} = 100\ \Omega \text{, } \text{L} = 16\ \text{H} \text{, } \text{C} = 8\ \mu \text{F}

gesucht: Ausschalten  i(t)

Berechne R, damit aperiodische Schwingung auftritt!

2. Schaltplan: siehe Übungsprotokoll

3. Formeln:

3.1 RC-Kreis:

Zeitkonstante  \tau = R \times C = 10 \cdot{} 10^3 \times 8 \cdot{} 10^{-6} = 80 \text{ms}

Einschalten:  i(t) = \frac{U_0}{R} \times e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} \text{ ; } u(t) = U_0 \times \left ( 1 - e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} \right )

Ausschalten:  i(t) = - \frac{U_0}{R} \times e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} \text{ ; } u(t) = U_0 \times e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} 

3.2 RL-Kreis:

Zeitkonstante:  \tau = \frac{L}{R} = \frac{16}{500} = 32\ \text{ms}

Einschalten:  i(t) = \frac{U_0}{R} \times \left ( 1 - e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} \right )

Ausschalten:  i(t) = \frac{U_0}{R} \times e^{\displaystyle -\frac{t}{\tau}} 

3.3 RLC-Kreis:

 \omega_0 = \sqrt{ \frac{1}{L \times C} - \left ( \frac{R}{2L} \right ) ^2} 

aperiodischer Grenzfall wenn  \left ( \frac{R}{2L} \right ) ^2 > \frac{1}{L \times C}

 \omega_0 = \sqrt{ \frac{1}{16 \times 8 \cdot{} 10^{-6} } - \left ( \frac{100}{2 \times 16} \right ) ^2 } = 88,33\ s^{-1}

 f_0 = 14,06\ \text{Hz}

 \tau_0 = 71,12\ \text{ms}

4. Tabellen

siehe Übungsprotokoll

5. Diagramme

siehe Übungsprotokoll

6. Geräte

Netzgerät 3/C3, Speicheroszilloskop 2/E1, Widerstandsdekaden 4/F7, 4/F6

7. Anmerkungen

keine

 

 

10. Aufgabe: Übungsprotokoll