mgietzen 19. März 2025 0

Das RC-Glied kombiniert die beiden Bausteine Widerstand (R) und Kondensator (C) als Reihenschaltung. Diese Kombination wird oft in Zusammenhang mit zeitlichen Verhalten von Schaltungen benötigt.

Betrachten wir folgenden Schaltungsaufbau:

In dieser Schaltung wird der Kondensator über den Widerstand durch die 5V Spannungsquelle aufgeladen. Diese Aufladung geschieht jedoch nicht sprunghaft von 0V auf 5V sondern verläuft zeitlich.

Um diesen Vorgang zu verdeutlichen, machen wir mit dem Oszilloskop ein Experiment, in dem wir zunächst die Spannung ausschalten (z.B. durch eine Drahtbrücke) und sicherstellen, dass der Kondensator entladen ist (durch Kurzschließen der Anschlussbeine). Wenn wir nun die 5V in das RC-Glied geben, ergibt sich am Kondensator dieses Bild:

Wir sehen am Punkt (a), dass der Ladevorgang des Kondensators beginnt und nach 0,5s an Punkt (b) der Kondensator geladen ist.

Natürlich sind diese 0,5s kein Zufall. Im Zusammenhang von RC-Gliedern spricht man von einer RC-Zeitkonstante. Diese wird als τ (tau) bezeichnet und berechnet sich wie folgt:

$$\tau=RC$$

Hierbei gilt, dass nach τ der Kondensator zu 63,2% der Ladespannung geladen ist und nach 5*τ zu 99% geladen ist, also in der Praxis ist er dann quasi vollständig geladen.

Rechnen wir τ für obiges Beispiel aus:

τ = 1000Ω * 0,0001F = 0,1s

Also ist der Kondensator nach 5*0,1s = 0,5s quasi vollständig geladen. Dies entspricht auch dem Messergebnis mit dem Oszilloskop, welches weiter oben gezeigt wurde.

Eine Möglichkeit, dies online auszurechnen besteht hier: Rechner für RC-Zeitkonstante

Dies ist nur eine grundlegende Information, was ein RC-Glied macht. Wer sich gerne tiefer damit beschäftigen möchte und wissen möchte, weshalb aus Ohm*Farad Sekunden entstehen, sei z.B. hier auf Wikipedia verwiesen: https://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Verhalten_im_Zeitbereich

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