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13D.1 zweimal Kondensator und Widerstand, Differentialgleichungssystem; Teil 1


CC-BY-NC-SA 3.0

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Versager?? Systeme die man damit Matrix und Vektor schreiben kann?? mal mit einem Beispielaus Elektrotechnikund zwar ich nehme einen Kondensatorverzichtet C einsWiderstandan Masseeher ein ?? KondensatorkapazitätC zwei ?? WiderstandMasseeher zweimonatige Spannung an klein U von Tund klein U von D soll seinsehen wollt malminusdrei hundert vierzehn Hertzmal die Zeitdrei hundert vierzehn Hertz gekommen noch so krumme Zahl?? ich also gerade noch mal zwei Kiewgewisse Frequenz für fünfzig Hertzzwei Pi mal fünfzig Hertz sindhundertPiHerz hundert die Herz drei hundert vierzehn Komma irgendwas Hertz aber das ist das Auswandern Wechselstrom Technikbeieuropäischen Netzfrequenz hat fünfzig Hertz ??ständig sowas wie den Sinus von drei hundert vierzehn Hertzmal Zeitund inhaltlich zwei KiewBaum widerlich fünfzig HertzPunkt brauche ich zwei PDFin Aussicht eine Periode von Sinus der Sinus hätte nicht die Periode eins der Sinus ist ja nicht so das er nach der Zeiteins wieder von vorne anfängt?? gerade folgendes wenn sie dieses haben den Sinus von T?? das wird sowieso komischer bei den Sinusfang einher zweite damit es physikalisch verrückteste Sinus von ein Herz weiß sienicht die Schwingungsfrequenzhat das denn nicht ein Herz wie viel Hertz sind das dannalso im Gradmaßfängt der Sinus bei drei hundert sechzig Grad von vorne an ihr meinen natürlich Bogenmaßdas heißtRechen Bogenmaßder Sinus und ??also in der Zeit sechs Komma zwei achtzig Kunden Weitersaisonnicht die Frequenzjährlich sechs Komma zwei acht zwei die Sekundenunter Sinus von ein Herz mal Zeitwird nach sechs Komma zwei acht Sekunden von vorne anfangenentsteht hier drinnenein Hertzmal sechs Komma zwei acht Sekunden Herzgegen Sekundesich weg sechs Komma zwei achtzwei die Sinus sind von vornhereinalso diese Sinus Funktion die gasförmige Funktion abhängig von der Zeithätte eine Periodenlänge von sechs Komma zwei acht Sekundenund damit eine Frequenz voneinsdurch sechsundzwanzigund ungefähr ein Sechstel Hertz einzig Sekunde sein Herz als pro Sekundeein sechstel ??nicht von diesem einen Herz irritieren lassen dieses hier wäre eine völlige Schwingung mit einer Frequenz von ungefähreinem Sechstel Hertz auch wenn ihr ein Herz drin steht aber ist ein Hertz ist die Kreisfrequenzzwei Kiewmal die wirklichdas ist eben zwei PDF mit fünfzig Hertzzu Überwachungen erzähltokay das soll als in die Scheidung reinkommensehen wollt mal Sinus hundert vierzehn Hertz wartete Komma noch was die eben weiter gehtmal die Zeitin diese Schaltung reinund ich wüsste gernewas sie am Ausgangnicht vollständig dieses Mal die??indenUSAwas ich jetzt gerne hätte istwas aus dieser Schaltung raus kommtzweimalKondensatorwiderstandhintereinander geschaltet was kommt aus dieser Schaltung raussie versuche mal irgendwas ?? Gleichungen aufzustellendas wird was mit Lineal gleiche System zu tun haben ?? die Feuerwehr keine Kommentatorensondern Widerständehandelt schon mal gesehengezielter Kondensatorentrennen für die Krieg Differenzialgleichungenwas geht da wiewo habe ich Ströme und Spannungen versuchen immer irgendwelche?? aufzustellenlineare Gleichungenlineare Differenzialgleichungenrichtigversuchen zu schreibenman könnte jetztschon sparsamsein und sagen?? ich hier die Spannungan dieser Stelle hier diese Spannungjeweilsdiese Spannung dann weiß ich auch die Spannung über dem ersten Kondensatorweildas different die Differenz von diesen beiden Potenzialenin der Nacht die Spannung für den ersten Tatortnicht außer Spannung?? Formen technisch hier benannt habe und dass sie kenne ?? Differenz nehmenSpannung über dem zweiten Kondensatorweiß wieso die Spannung hier über den Widerstandals es würde mir spannungsmäßigreichenwennder hiernoch einen Namen geben in den ?? klein Uvon Tbei dem klein Uklar klein Ueins vielleichtdas wird spannungsmäßigreichen Kids strommäßigwenn ich weiß wie viel Strom hier vorne rein geht'snatürlichwie viel Strom da wieder raus geht sozusagendasMuster gleich groß seinKomma denen werde ich wohl haben müssen ich nenne den mal die einsgerade was schönes ich glaube ich würde lieber diesen Strom nehmen als diesen Stromalso denzweidann habe ich nämlich auch diesen Strom hierweil das ist die einsminus E zweizehn von dem Strom den Strom ab dann also den Strom durch den ersten Widerstandspaltet sich daher aufals Musik den Stromgerüchten erst Widerstandkeinen namensgebendenRechteck ausrechnen Strom durch den zweiten Widerstand habe ich ?? das SI zwei?? interessiert mich die Ausgangsspannungda soll das war kein Strom fließendas wäre meinezusätzlichen Größen ich jetzt betrachten müsste eine weitere Spannung die Ausgangsspannung sowieso die Bücher wissen ein Stromund noch ein Stromim Endeffekt vier Funktion abhängig von der ZeitKomma zum Kondensatorwas passiert beim Kondensatorhaben einen Diktatorirgendeiner Kapazitätzehndarüber liegt eine Spannung?? das jetzt soich habe tatsächlich mal physikalischgroß von Tüber den Kondensator eine Spannung groß U von T liegenund dass wir so ein Stromgroß I von T seinim VerbraucherzellFilesystemüber WiderstandWiderstand habenund Widerstand habenhier haben Sie die Spannung dann fließt der Stromso herumranntemal dafür die DifferenzialgleichungenHände kam in den Videos hoffentlich immer wieder vor ?? überlegen sich nochmals ?? kommt diese Differenz ?? stattfür einen Kondensatorder ZusammenhangzwischenSpannung und Strom am Kondensatorwennhier die LadungQund minus wo muss man schon mal cool drauf hin die Ladungvon Tvon der Zeit auf den Kondensatorsitzund ein Widerspruch von dirüberlegen ?? wie hängen diese vier Größenmiteinander zusammen was ist wozu proportionalenPass ist irgendwie in Ableitung voneinanderdie wesentliche Geschichte beim Kondensatoristdas Spannungladungund Kapazitätmiteinander zu tun haben das soll sie irgendwannauswendig drauf haben Punkt willst du was technisches bisschenpeinlichdie Kapazitätdie Ladungund die Spannungwie hängen die miteinander zusammenoffensichtlich mal wieder Dreisatzerst eine Proportionalitätzwischen der Ladung der Spannunggleich mit schreiben muss sowas stehen von wegen Qist proportional zudas heißtirgendwann eine Konstante mal Q ist gleichirgend eine Konstante ??konnte sie Kapazitätenlinks oder rechtsmuss man das was passiert wenn man die Kapazität verdoppeltwie können Sie die Kapazitätverdoppelnso könnte die Kapazität verdoppelt in den denselben Kondensatorund schließenden parallel zum ersten Kondensator sonst die Party die Kapazität verdoppeltdie Spannung bleibt die gleiche?? die Ladunghat sich verdoppelt ?? doppelte Kapazitätsehr Bespannungdoppelte Ladungmit einmal also wenn ich dieKapazitätverdoppelnsehr Bespannungdoppelte Ladungsehen dann kann die Kapazität nicht die auf die linke Seite kommen die Kapazitätgehört auf die rechte Seite den verdoppelnsehr Bespannungdoppelte Kapazitätdoppelte Ladekapazität?? auf die rechte Seite Kurs maximal umdas mussder billige Zusammenhangseinalso die Spannung multipliziert mit der Kapazitätzu jedem Zeitpunktübrigens das ?? Komma klarmachen zu jedem Zeitpunkt die Spannung produzierteinen Zeitpunkt mit der Kapazitätist die Ladungzu diesem Zeitpunktdas ist das einfache Modell des Kondensatorschönproportionaldie Ladung ist aber was mich in dieser Schaltung ?? nicht so wirklich interessiertmöchte sich wissen ?? Color auf den Kondensatorensind ich möchte wissen welche Spannungabfälltund welcherStrom fließt wie kommen Sie von der Ladung zum Stromäh abdem ?? ableiten dann wird aus dersoAbleitung nach der Zeitdann wird Strom aus der Ladungund hier steht CC ?? Konstantesoundsoviel Fahrrad maldie Spannung abhängig von der Zeitdie Konstante bleibt stehen beim ableiten mal und jetzt kommt ebenPunktdie Ableitung derSpannungverkannt oder mit Vorzeichenkannder Strom soll hineinfließen?? überall nochmals glaube ich nachdenkenhielt sichdie Ladung leite ich abStrom soll hineinfließenPunkt das so hinwenn Strom in diese Richtung fließt wer eingezeichnetistderpositive Strom der Schaltbilder ?? Semikolon sondernder positiv gedachte Strom wenn er sichin der so fließtdann wächstdie Ladungder oben kommt positive Ladung kannein positiver Strom bedeutet dass diese Ladung wächst genau das habe ich hier eingebauttatsächlich wenn der Strom positivist Ex die Ladungsoist das Vorzeichen richtig nicht andersrumsich natürlichhäufiger überlegendann auch in der richtigen Richtung ist ich hätte den Strom ja auch andersrum einzeichnen könnenund den hässlichen Minuszeichengebraucht als es ist nicht immer automatisch Q Punkt kleines Emüssen bisschen auf ihre Vorzeichen achten auf die Richtungender verschiedenen Fileaber dann noch mal endlich die Differenzialgleichungenfür den Kondensatorbitte sowas nicht eine Wikipedia nach kucken das muss man einfachauswendig drauf haben verstanden haben vor allen Dingen warum spielen diese Größen so zusammen und nicht anders zusammenPunkt es müssen alle Bestandteile haben hier tatsächlich aufdiverse Gleichungen und Differenzialgleichungenzu kommenich habexakt vier unbekannteklein I eins klein I zweiklein U eins klein B warmit der gleich mit dem Branchengesetzsoll sie jetzthinschreiben können was sie Differenzialgleichungensindundweitere Gleichungen vielleicht mal sehen was selbst Verbraucher so passiertein Schritt zurück ein Schritt zurückwas einen Pony gesehen hatte ist folgendeswenn ich den Strom mit der Zeit multipliziereich die Ladung rausdasfinde ich höchst gefährlichdas ist so ähnlich wie wenn sie in der Mechanik sagen wenn ich die Geschwindigkeitmit der Zeit multipliziere kriege ich die Position rausdas stimmt von den Einheiten heraber das ist nicht hinreichend das von den Einheiten herrschtwenn sie dieses hier sagen in der Mechanikheißt dass ihre Geschwindigkeitskonstantenseit erstens Sie fangen an der Stelle null an Beistrich nur die Gleichgültigkeitnur gefangen Beistrich will ein heißes erstes und zweitens als es ihre GeschwindigkeitskonstanteKlammer zu an Bewegungszeitder Linux Koordinatesowasmit konstanter Geschwindigkeithaben jadann und ?? Beistrich null anfangenmit der Bewegung dann ist Xdas V fachederzeitaber das gilt natürlich nicht allgemeinwenn Sieeine beliebige Bewegung habendann geht das natürlich nicht mehrwas muss ich bei der beliebigen Wirkungsagendie hängen daGeschwindigkeitPositionund Zeit zusammenbei der allgemeinen Bewegungdas hilft Ihnen jetzt nicht wenn sie sagen V ist gleich A mal T dann haben sie dasselbe Problemeine Ebene weiterdie Beschleunigungist ja auch im allgemeinen keine Konstanz das das hier auch wieder nicht richtig istdas wird so auch nicht funktionierenwas ist der allgemeine Zusammenhangzwischen GeschwindigkeitPositionund Zeitähist die Ableitungder Position nach der Zeitdas ist das allgemeineunddas ist im Endeffekt eine Differentialgleichungwenn sie Glück haben und die Geschwindigkeitist konstantund die Positionfängt bei null an heute gleich Null dann haben sie formal T ist gleich Xaber dieses Glück hat man höchst seltenalso das ist die korrekte Form wird die Geschwindigkeitist die Ableitung der Position nach der Zeitbesser wird im allgemeinen nichtbitte vorsichtig mit diesen Geschichten das funktioniert so nichtPunkt es sei denn wie gesagt sie haben Glückunddie Geschwindigkeit konstantund führte gleich null ist X gleich nulldas ist die allgemeine Gleichung hier V ist gleich X Punkt und dasselbe hierals auch das hierbitte nichtseinsondern wiederdasgleiche oben dann implizit habender Stromist die Ableitungder Ladung nach der Zeitvorsichtig mit den Vorzeichen so steht die Wikipediaauf Musik mit den Vorzeichen je nachdem die Strom definiertbei der Geschwindigkeites relativ klarwenn die Geschwindigkeitso ist das die Position größer wirddie Geschwindigkeit positiv sein bei den Ströme sollten vorsichtig seinje nachdem sie da die Vorrichtung ja einzeichnenwas sie plötzlich irgendwas komischesaber das wäre die allgemeine Gleichung ist gleich gut Punkt und wenn sie Glück haben solltenund der Stromist konstantund die Ladung beginnt bei Nullzum Zeitpunkt der gleichen soll dann gilt ihm als ist gleich Q aber auch nur danndas andere Mal auf meinTundQalsoJahrfür mein Glück hatund die Ladung gleich null ist Beistrich gleich null und diese Steigung hier Konstante sind die Steigeisen einfach der mittlere Strom über diesen Zeitbereichin der Strom konstant es ja dann geht dasdann könnte das so rechnenaber das ist natürlichinsbesondere unter Situation hier mit der Sinus Vermenschlichungwar der Fall der Strom ist ja nicht konstant deshalb kann das nicht stimmen hieralso vorsichtigwenn man sich gegen dickes Eselsohr diese beidenGleichungenhier die gelten nur in super Spezialfällenund insbesondere sie mit Strom und Ladungdas haben sie höchst seltensie laden einen Kondensatormit konstantem Stromkönnte man bauen aberdas kommt eher selten vor bei der Geschwindigkeitvielleicht man fährt soundsovielStunden mithundert Stundenkilometerntappt selbst auf der Autobahn nicht ordentlich bei Geschwindigkeitsionkönnte man vielleicht sagen einem wieder glatt diese gleich noch aber ?? diese gleiche mit Strom und Ladung Vorsichtdie wird höchst selten geltenals ich ihr die Gleichungen mit den Ableitungen das sind die spannendenund dasselbefür die Beschleunigungund das ihm vorkamwas ist also die Beschleunigungso die Beschleunigung ist die erste Ableitung der Geschwindigkeitnach der Zeit und damit die zweite Ableitungder Position nach der Zeitdas ist die allgemeine Gleichung mich etwas mit C malVorsichtso am einigeProblemchen gefundenwas fürs Leben gelernt ??jetzt schreiben Sie Malgleichungenhin was lesen Sie hier jetzt ein Gleichungen abKomma Gleichungen Differenzialgleichungenab als den Jahrin dieser Schaltungwas lesen Sie da abfür unsere vierunbekannte Funktionenwie einst die zweiU einsUAmal aber die beiden Grundgesetzein diejetzt verwendet werden können?? erst mal dasfür den KondensatorkapazitätChier ein StromI von TReihen eine SpannungU von T nicht darüberKlammer zu eben überlegt?? CmalPunktvon T ist gleichI von T wenn sich die Spannung ändert oder umgekehrt damit sich die Spannung ändert muss ein Strom fließenje dicker der Kondensator ist Kapazitätumso mehr Strom muss fließendas eine und das andereund das GesetzhinsehenPunkt Widerstand haben widerstand er es fließt ein Strom I von T hier eine Spannung U von Talles im VerbraucherzerfallsystemU von T ist gleichR malI von DEwenn ich den Strom von Doktor verdoppelt sich die Spannung oder umgekehrt wenn ich den Widerstand von Dopplerbei gleicher Spannung halbiert sich der Strohdie beiden Grundgesetze hierjeweils für die Kondensatorenjeweils für die Widerständenhabe ich hier Gleichungen dastehen Punkt das müsste mir reichenProbleme das malfür den vordersten KondensatorGleichung für den vordersten KondensatorC einsmaleine Spannung ist gleichder Stromokayihr einsund da gab's ist es das Problem schon die Spannungist auch die Spannung über dem Kondensatordiese Spannung Sie schließen da und da das Voltmeter annur dann können Sie dieses Gesetzanwenden?? das Wort wieder da und da hat es geht hier nicht um die Ableitung von U einsund sie schließen das Voltmeter auch nicht hierund hierdie Ableitung von Louissie brauchen die Differenzdas ganze machenSie schließenhier das Voltmeter anund sie schließen hier das Voltmeter anund bilden aus den beiden die Differenz die Potenzialdifferenzso wird das WortDifferenzspannungist ?? mit dem Vorzeichen vorsichtig sein von der Differenzspannungich probier mal irgendwasund hoffe es ist also richtig ist neunzehndulieber die Schreibenminuseinsund das muss ich ableiten hiervon die Ableitung sie können jetzt in den jeder vorschreibenoder sofort ausrechnen die Ableitung einer Differenzden Sensors die nach DTvonT Quadrat minus die hoch drei berechnete das aus das gibt zwei T minus drei T Quadratden ersten Arbeiten minus den zweiten ableitenrechne sofort die Ableitung aus zur ersten ableiten minuszweiten arbeiten somit den Vorzeichen Mara das ist wie gesagt vorsichtig bei den Strömehiereine heikle Geschichte ist das Vorzeichen jetzt richtigwenn ich die Spannung hier festhaltesagen wir auf acht Voltundlinks die Spannung steigen lasse sagen wir von neun Volt auf zehn Voltwird der Kondensator in dieser Richtung geladenin der Richtungwieder grün eingezeichnethabe für den Strom I einsSpannungdie?? steigtund die Spannung U eins fest bleibtder Kondensator richtig herum geladen sozusagen das passtUli steigtU eins fest das heißt der ist positivTest nulleins wird positiv so ist das Vorzeichen richtig vorsichtig mit den Vorzeicheneinen Strömegerne schiefdas wäre die erste Gleichungnur über kompliziert?? was einfacheswiedas ohmsche Gesetz für diesen Widerstandwas bedeutet das ohmsche Gesetz für den Widerstand R einsgemauerte Revisionder Strom durch den Widerstand R einsohmscheschlicht und ergreifenddurch Rder Strom durch diesen Widerstand wird seineinsein durch R einsdas ist der Strom durch diesen Widerstand?? noch keine Gleichungwie können Sie den Strom durch diesen Widerstand mit den beiden anderen Ströme ausdrückenokay I eins minus die zweites könnte man jetzt hier von wegenalles mit Massen und Knoten und was auch immer ausführlich hinschreiben aber ich denke das lohnt sich bei dieser Schaltung nicht sie sehenI eins fließt in die richtige Richtung I zwei fließt abwie einst da sie sozusagen auf in den Strom durch den Widerstandund in den Strom der weiter fließt die zweialso was geht in den Widerstand klein I eins minus zweiausführlicheSchreibenStröme hier in dem Knoten zu Null addieren oder so so muss es sich aufteilenzweite gleichen Wunder wardritte Gleichungden zweiten Kondensator verarztenwas weiß ich über den zweiten Kondensatorzieht zweimaldie Ableitung irgendeiner Spannungist gleichso wird sie zweimal die Ableitung irgendeinerSpannungist gleichirgendein Strohist dadieselbe Situation die ebenum sich den an sie gucken sich den Namenes ist ein zu eins übertragbar immer der Strom die Einsätze der Strom die zwei tollen?? sowie zweiund die Spannungbestimme das Potenziallinksdas istnur einsich bestimme das Potenzialrechts versus UAund dann die Differenz aber genau diesewie eben die Vorzeichen überprüfenrichtige seinalsoeins Punkt minuswar Punktund jetzt immer noch einevierte Gleichungdann wieder das ohmscheGesetzetwas Platz geschaffen eine vierte Gleichung sowie das ohmscheGesetz jetzt PR zweiterwas wäre das ohmsche Gesetz für R zweiübertragen was ist die Spannung ?? den zweiten Widerstand UAArt durch R zwei ist der Strom durch diesen zweiten Widerstandbei den Spannung den zweiten Widerstand ist nämlich UAminus null Voltder Lichtjahre Masseund der Stromist schlicht und ergreifend die zweiweiblichenicht angeschlossen aber das wird jetzt anders ?? noch Verbraucher dranhängt aber es ?? ist ?? nicht angeschlossenalso habe ich da einfachdiebeivier Gleichungen für meine vier unbekannte Funktionund sie sieht es jetzt teilweiseganz normale lineare Gleichungen Gewissen kennenaber sind auchzweiDifferenzialgleichungenimmer in den Jahren Differenzialgleichungenzu probierenunbekannte loszuwerdenwie zwei vor einigen zuerst weiter unten die zwei kann ich direkter mit der Spannung UA ausdrückenda einsetzenda einsetzendensie zwei weg und dann kriege ich die einsauch noch ausgedrücktkann das der oben einsetzen sind die Ströme wegnur noch Spannungendas für dich machenhabe ich nach einer Differenz ja Gleichungenfür dieSpannungen und ?? sich über seine Spannungen und bestimme danach dann die Strömewas soll das jetzt wirklich mal als Gleichungssystemschreiben soGleichungssystemPunkt jetzt reduziere ich das erst mal nur auf die SpannungensehenKomma wie einsam Jasper noch nichts also C einsmalI Punkt minuseins Punkt ist gleich I eins?? irgendetwasmachen U eins durch R einsist gleichI eins minus Videos grundsätzlich den einEasy zwei einsetzenda einsetzenE zwei ist also UA durch R zweidiese Gleichung noch C zweimalUeinsGroßbuchstaben geworden U eins Punktminus??haben Punkt ist gleichI zwei ?? E zwei war UAdurch R zwei hundert drei Gleichungen mit drei Unbekannten Funktionder Zimmer noch nie eins los werdenhier bestimme ich I Einsgesetzesder oben einich würde lieber aus dieser Gleichung hier als bestimmen als aus der oberen des obersten Differenzialgleichungentäglichbestimme lieber aus dieserzweitenganz normalen AG weisen Gleichung lineare Gleichung sogar das I einsSitz ist da eindann habe ich noch zwei gleichen und zwei unbekannte Funktionzwei Differenzialgleichungenallerdingsalso C einsmaldie Punkt minuseins Punktist gleich der steht jetzt U eins durch R eins plus UA durch R zwei??Beistricheins Pluswar durch R zweiund die Kleidung bleibt für sie war C zweimaleins Punkt minus UA Punktist gleich zwei durchzweizurzwei gleichen mit zwei Unbekannten FunktionU eins UA jetzt hundert Differenzialgleichungenin Jahren Differenzialgleichungendesendlich zum ?? Punkt ich möchte was mit Matrizenbauen eigentlichDifferenzialgleichungenmit Matrizen das Form sie mal umich möchte hier etwas haben wie die Ableitungeines Sektorsnach der Zeitist gleichein unbekannte Matrix hiermal ein Vektorund vielleicht noch eine ?? Mobilitätin den Weg durch ihr sollen die gesuchten Funktionen stehenNationen sein Matrix maldie gesuchten Funktionenplus ein Versatzversuchen Sie das mal zu fördernoder vielleichtdarf ?? es war einmal ein ?? hinschreiben was die gesuchten Funktionen jetzt eigentlichdas Teil schon mal ein passendes eins die Suchfunktionich sehe gerade das irgendwielohnt sich hier das muss sehr UA gewesen seine ganze Zeitwie zwei ist UA durch R zweidas hier UAwas die beiden gesuchten Funktionen?? ?? wareins UA sind die gesuchten Funktioneneinsund warfür sie mal werde hier in die Matrixund in diesenzusätzlichen vektorreinwas Muster stehen in der Matrixund hin zum Vektordann anders umgebautauf Matrix mal Vektores wird also heute auf die Schnelle nichts werdendas Muster doch lieber nächste Woche an