Energie im Kondensator (Experiment)

Freisetzung der Energie in einem Hochspannungskondensator (16 uF) geladen mit 0,064 Coulomb bei 4000V. Ein Teil der Energie von 128 J wird beim Kurzschluss mit einem dünnen Draht explosionsartig freigesetzt. (Im Video wird fälschlicherweise von Millifarad statt Mikrofarad gesprochen.)

[@Birol731]

Bedanke mich ganz herzlich für das hoch interessante Experiment, Herr Prof. Dr. Matzdorf 👏👌

[@jumaximjumaxim3267]

sehr nettes video!

[@hubertroscher1818]

Hier noch eine Anleitung zum "Unglücklichsein" (frei nach Watzlawick") oder wie man es NICHT machen sollte: "Wie kriegen wir denn die Ladung wieder heraus, Herr Oberhofer?" - "Ähm, mit Daumen und Zeigefinger." -" (Fummel, fummel) Autsch~~~!" - "Sannii!!" 😈

[@sh_run]

Ist die Kapazität wirklich 16 mF, oder nicht doch eher 16uF? Ich habe kondensatoren im Bereich 140uF / 5000V aber die wiegen 50Kg das Stück. Nach meinen Berechnungen müsste die Energie bei einem angenommenem Widerstand von 0,1 Ohm 128J betragen.

[@rene-matzdorf]

Vielen Dank für den Hinweis. Wir beschaffen gerade ein Ersatzkondensator und haben dabei bemerkt, dass ich die Beschriftung MFD damals fälschlicherweise als Millifarad interpretiert hatte. Korrekt sind Mikrofarad, also 16 MFD = 16 uF.

[@sh_run]

@@rene-matzdorf Falls Sie noch ein Paar ordentliche Kurzschlussfeste Impulskondensatoren benötigen ich versuche meine zu verkaufen. Das sind 3 Stück 5KV / 140uF, aber wie gesagt ca. 50 Kg das Stück.

[@Birol731]

Wäre es möglich (ganz simpel definiert) den Eingangsstrom für das Netzgerät zu bestimmen, oder ändert sich dieser Wert mit dem Widerstand, der die Schaltung belastet, somit hätte man dann auch keine konstante Leistung von dieser Spannungsquelle, oder? (Anders formuliert, ist es möglich sich ein Netzgerät von 220 W vorzustellen, wo die Eingangsspannung 220 Volt wäre?)

[@Birol731]

Ich möchte gerne wissen, wenn der Voltmeter 4,0 kV zeigt (Klemmenspannung?), was wäre dann die Leerlaufspannung des Netzgerätes, könnten Sie beziehungsweise etwas für den Innenwiderstand des Netzgerätes sagen? Bei einer Praxisorientierten Aufgabe wird ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,0 mm verwendet, die Länge von dem Draht ist 2,0 m, rechnerisch hätte man einen Widerstand exakt von 2 Ohm (2,00000), die Kapazität des Kondensators ist 1,0 Mikrofarad. Die Zeitkonstante wäre (RC) tau = 2,0 Mikrosekunden, bei einem Innenwiderstand von 1 kOhm würde sich die Zeitkonstante ändern, die Zeit um % 63,20 der Spannung zu erreichen würde sich dann 500 mal erhöhen (1000 Mikrosekunden oder 1 ms).

[@Birol731]

Wäre es auch möglich das gleiche Experiment ohne Vorwiderstände zu durchführen, beziehungsweise mit einem isolierten Kupferdraht zu arbeiten, der einen Widerstand von nur einige Ohms besitzen würde? Was können Sie über die Stromstärke bei 4 kV Spannung sagen, ist dieser Wert konstant und sehr niedrig (Mikroampere Bereich) oder lässt sich dieser Wert über das ohmsche Gesetz (I = U/R) berechnen?

[@rene-matzdorf]

Je nach Konstruktion der Spannungsquelle könnte das Experiment ggf. auch ohne Vorwiderstände durchgeführt werden. Der Strom würde anfangs durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle begrenzt, da der Kondensator anfangs wie ein Kurzschluss wirkt. Mit dem Laden des Kondensators steigt linear eine Gegenspannung am Kondensator an.

[@Birol731]

Sehr geehrter Herr Prof. Dr. Matzdorf, ich bedanke mich herzlich für die gegebenen Informationen, ich werde mich dann bei Ihnen für die weitere Fragen melden.

[@SmokeFFM]

Es ist mir fast schon peinlich die Frage zu stellen. Ich habe nur Basis Wissen in Elektrotechnik (während dem Abi und während der Ausbildung). Also meine Frage ist, ob es einen wesentlichen Unterschied bei diesem Kondensator im Video und einem Kondensator den man bei Auto Audio Anlagen verbaut (12V). Diese haben meistens 1F Kapazität und haben vom Volumen her ähnliche Ausmaße. Hatte bis eben gedacht, dass es einen groben Zusammenhang von Kapazität und Größe gibt. Nebenfrage: könnte man dieses Experiment auch mit einem 1F Kondensator, der für Auto Audio Anlagen gedacht ist, durchführen?

[@rene-matzdorf]

Die maximale Spannung, die der Kondensator verträgt, ist auch stark relevant für dessen Größe. Bei einer hohen Spannungsfestigkeit muss die Isolation zwischen den Metallfolien dicker sein, was wiederum die Kapazität reduziert. Bei Kondensatoren im Niederspannungsbereich verwendet man z.T. nur Oxidschichten zur Isolation.

[@Birol731]

Mich würde besonders interessieren, wie sich die Ladezeit bei einem RC Glied ändern würde, wenn trotz hohe elektrische Spannungen, der elektrischer Strom im Grenzfall zu null gehen würde? Würde sich somit die Ladezeit (sowie die Zeitkonstante) über die herkömmlichen e-Funktion berechnen lassen, oder müsste man für diese Fälle eine neue Gleichung ableiten, darf ich Sie diesbezüglich fragen? Die gleiche Frage würde ich auch gerne stellen, wo ein elektrostatischer Generator (Bandgenerator oder Influenzmaschine) ins Spiel kommen würde, hier sind die elektrischen Spannungen ebenfalls in kV Bereichen, obwohl die Stromstärke in Mikroampere Bereich liegen würde. Bedanke mich für Ihre Antwort Birol

[@rene-matzdorf]

Wenn Sie einen kleineren Vorwiderstand benutzen, dann läd der Kondensator schneller. Sie müssen aber bedenken, dass Spannungsquellen einen eigenen Innenwiderstand besitzen, der sich genauso wie der Vorwiderstand verhält. Daher haben Sie auch ohne Vorwiderstand endliche Ladezeiten. Das Laden verläuft über die Zeit gemäß einer Exponentialfunktion, da der Kondensator mit zunehmender Ladung der Spannungsquelle eine "Gegenspannung" entgensetzt, die den Strom durch den Widerstand zunehmend reduziert.

[@zdravkopavic8469]

Jetzt machen wir es noch komplizierter: Während der Kondensator geladen wird, steigt mit der Spannung die Kraft mit welcher sich die Folien im Inneren anziehen. Sie nähern sich geringfügig etwas mehr aneinander und die Kapazität steigt dadurch etwas.

[@maxxmax1647]

Wie hoch ist der Strom bei der entladung?

[@rene-matzdorf]

Das weiß ich nicht. Dafür müsste man die Zeit kennen, die der Strom fließt, bis der Draht unterbrochen ist. Dann könnte man aus Q/Delta_t = I den mittleren Strom berechnen.

[@maxxmax1647]

@@rene-matzdorf Danke Für ihre Antwort. Was ist eigentlich Gefährlicher, Kondensator mit kleiner Ladungsmenge bei hoher Spannung oder kleine Spannung hohe Ladungsmenge?

[@oiut232]

Was für ein Langweiler