Stromkreis mit Widerstand und Kondensator
Der zeitliche Verlauf der Spannung am Kondensator C soll berechnet werden mit der Anfangsbedingung
Zur Zeit wird die konstante Eingangsspannung angelegt; die Eingangsspannung wird in diesem Fall mit der Sprungfunktion beschrieben:
Für die Spannungen erhält man die Gleichung:
Die Beziehung zwischen Strom und der Ausgangsspannung ist:
Einsetzen in obige Gleichung führt auf:
mit der Zeitkonstanten . Dies ist eine lineare Differentialgleichung 1. Ordnung mit konstanten Koeffizienten für die Ausgangsspannung . Die Lösung erfolgt mit Hilfe der Laplace-Transformation in drei Schritten:
1. Transformation der Differentialgleichung in den Bildbereich:
ist dabei die Ausgangsspannung im Bildbereich, nämlich .
2. Lösen der Differentialgleichung im Bildbereich:
3. Rücktransformation von vom Bildbereich in den Originalbereich mit Hilfe der Transformationstabelle liefert die gesuchte Spannung im Originalbereich:
Dieses Ergebnis stimmt mit der Lösung, die man durch Trennung der Variablen im Originalbereich erhält, überein.
Grafische Darstellung der Ausgangsspannung