353 Das Relaxationsverhalten eines RC-Kreises - Bitbucket

3 Versuchsaufbau und -durchführung
3.1 Bestimmung von RC durch Beobachtung der Entladekurve
des Kondensators
Rechteckgenerator
Ri
U
R
C UC
Abbildung 3: Versuchsaufbau aus 3.1
y
Oszilloskop
Zunächst wird ein Schaltkreis gemäß Abbildung 3 aufgebaut. Während der
Messung beobachtet man die Spanning UC in Abhängigkeit von der Zeit. Entsprechend
der angelegten Rechteckspannung kommt es zu Auf- und Entladevorgängen
am Kondensator. Bei hoher Frequenz der Rechteckspannung werden
diese Prozesse nicht ganz abgeschlossen sondern gehen fließend ineinander über.
Der Aufladevorgang verhält sich bei der Bestimmung von RC zum Entladevorgang
analog. Im Folgenden wird daher nur der Entladevorgang betrachtet.
Da die Minimalspannung UC,0 für die Auswertung wichtig ist, wird zunächst
eine niedrige Frequenz ω gewählt, sodass die niedrigste in vernünftiger Zeit am
Kondensator auftretende Spannung ermittelt werden kann. Die Ablenkgeschwindigkeit
auf der Zeitachse und der Triggerpegel am Oszillographen werden so
eingestellt, dass der gesamte Entladevorgang am Bildschirm sichtbar wird; diese
Werte werden gespeichert. Anschließend erhöht man die Frequenz und stellt
Trigger und Ablenkgeschwindigkeit auf der Zeitachse so ein, dass die Kondensatorspannung
sich am Bildschirm um den Faktor 5 bis 10 ändert. Sind alle
Paramter richtig eingestellt, werden diese Messdaten ebenfalls gespeichert.
3.2 Bestimmung von RC aus der Frequenzabhängigkeit
der Amplitude und Phasenverschiebung bei angelegter
Sinusspannung
Zu Beginn wird durch Betrachten des Oszilloskopbildes festgestellt, dass die
Generatorspannung unabhängig von der Frequenz ist. Mit Hilfe der Schaltung
aus Abbildung 4 wird dann die Spannungsamplitude A am Kondensator mit
einem Millivoltmeter und die Phasenverschiebung ϕ mit Hilfe des Oszillographen
und folgender Formel in Abhängigkeit von der Frequenz ω ermittelt:
ϕ = aω. (4)
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