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Beispiel: Spannung am Kondensator

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

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