Kondensatoren sind elektrische Geräte, die eine elektrische Ladung ansammeln können. Sie werden häufig in einer Vielzahl von elektronischen und elektrischen Geräten zur Speicherung und Abgabe von Energie verwendet. Unter Bedingungen, in denen mehrere Kondensatoren in Reihe geschaltet werden müssen, stellt sich die Frage nach der Spannungsverteilung zwischen ihnen.
Die Spannungsberechnung an drei in Reihe geschalteten Kondensatoren kann unter Verwendung des Kirchhoff-Gesetzes und der Formel zur Berechnung der Gesamtkapazität der Schaltung durchgeführt werden. Wenn die Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, ist die auf jedem Kondensator angesammelte Ladung gleich, daher muss die Summe der Spannungen an ihnen der Gesamtspannung in der Schaltung entsprechen.
Sie können die Formel verwenden, um die Spannungen an jedem Kondensator in drei aufeinanderfolgenden Schaltungen zu berechnen:
U1 = U × (C1 / C1 + C2 + C3)
U2 = U × (C2 / C1 + C2 + C3)
U3 = U × (C3 / C1 + C2 + C3)
Wobei U die Gesamtspannung in der Schaltung ist, C1, C2 und C3 - die Kapazitäten der entsprechenden Kondensatoren.
Berechnung der Spannung an Kondensatoren
Um die Spannung an drei in Reihe geschalteten Kondensatoren zu berechnen, müssen Sie die Kapazitätswerte jedes Kondensators und den Wert der Gesamtspannung an der Schaltung kennen.
Die Formel zur Berechnung der Spannung an Kondensatoren in einer seriellen Verbindung lautet wie folgt:
Um den Spannungswert an jedem Kondensator zu berechnen, müssen Sie die bekannten Werte in die Formel einfügen und die entsprechenden mathematischen Operationen ausführen.
Der berechnete Wert ist die Spannung am entsprechenden Kondensator im Stromkreis. So können die Spannungen an jedem der in Reihe geschalteten Kondensatoren ermittelt werden.
| Kondensatorkapazität (C) | Spannung am Kondensator (U) |
|---|---|
| C1 | U1 = U0 * (C1 / (C1 + C2 + C3)) |
| C2 | U2 = In0 * (C)2 / (C1 + C2 + C3)) |
| C3 | U3 = In0 * (C)3 / (C1 + C2 + C3)) |
Drei in Reihe geschaltete Kondensatoren: Grundlegende Konzepte
Wenn die drei Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, bilden sie eine Schaltung, in der die Ladung in Reihe durch jeden Kondensator fließt. Diese Verbindung ermöglicht es uns, die Spannung an jedem Kondensator zu berechnen.
Die Hauptkonzepte bei der Betrachtung von drei in Reihe geschalteten Kondensatoren sind:
Kapazität (C): dies ist ein Maß für die Fähigkeit eines Kondensators, eine Ladung zu speichern. Die Maßeinheit für die Kapazität ist Farad (F).
Ladung (Q): dies ist die Menge an Elektrizität, die im Kondensator gespeichert wird. Die Ladung wird in Anhängern (C) gemessen.
Spannung (V): dies ist das Potenzial des elektrischen Feldes zwischen den Kondensatorplatten. Die Spannung wird in Volt (V) gemessen.
Um die Spannung an jedem Kondensator in einem Stromkreis zu berechnen, wird die folgende Formel verwendet:
V = Q / C
wobei V die Spannung, Q die Ladung und C die Kapazität des Kondensators ist.
Wie berechnet man die Gesamtkapazität von drei Kondensatoren
Um die Gesamtkapazität von drei in Reihe geschalteten Kondensatoren zu berechnen, müssen Sie ihre individuellen Kapazitätswerte kennen.
Wenn die Kapazitätswerte der Kondensatoren bekannt sind, kann die Gesamtkapazität anhand der folgenden Formel berechnet werden:
Wobei C1, C2 und C3 - die Kapazitätswerte jedes der drei Kondensatoren.
Nach dem Ersetzen der Kapazitätswerte in die Formel wird der resultierende Wert die Gesamtkapazität der verbundenen Kondensatoren sein.
Ermitteln der Spannung an jedem Kondensator
Um die Spannung an jedem Kondensator in einem Stromkreis zu bestimmen, müssen Sie die Eingangsspannung und Kapazität jedes Kondensators kennen. Die Spannung an jedem Kondensator kann mit dem Gesetz der Ladungserhaltung und der Formel zur Berechnung der Kondensatorladung berechnet werden.
Das Ladungssicherungsgesetz besagt, dass die Summe der Ladungen an allen Kondensatoren in einem Stromkreis Null sein muss. Daraus folgt, dass die Summe der Spannungen an allen Kondensatoren ebenfalls gleich der Eingangsspannung sein muss.
Sei Vvh - eingangsspannung an der Schaltung, C1, C2, C3 - kapazität von drei Kondensatoren, V1, V2, V3 - die Spannungen an jedem Kondensator sind entsprechend.
Dann ist die Summe der Spannungen an allen Kondensatoren gleich der Eingangsspannung:
Aus der Formel für die Berechnung der Kondensatorladung kann die Spannung an jedem Kondensator ausgedrückt werden:
V = Q / C
wobei V die Spannung am Kondensator ist, Q die Ladung, C die Kapazität ist.
Um die Spannung an jedem Kondensator zu ermitteln, müssen Sie daher die Ladung an jedem Kondensator mit der Formel Q = C * V berechnen und die Ladungswerte in die Formel für die Summe der Spannungen an allen Kondensatoren einfügen.
