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Stromkreis mit Widerstand, Spule und Kondensator

Für den in der Figur dargestellten Stromkreis soll der Strom berechnet werden.

Die Anfangsbedingungen sind und . Der Stromkreis wird durch die Differentialgleichung

beschrieben. Die Konstanten sind die Induktivität H, der Widerstand und die Kapazität F. Die angelegte Spannung soll linear mit der Zeit ansteigen:

Damit wird die Differentialgleichung zu:

Die Lösung erfolgt wieder mit Hilfe der Laplace-Transformation in drei Schritten:

1. Transformation in den Bildbereich:

2. Lösen der algebraischen Gleichung im Bildbereich:

Zur Bestimmung der Originalfunktion muß eine Partialbruchzerlegung für durchgeführt werden. Dazu müssen zuerst die Nullstellen der quadratischen Form berechnet werden:

Mit Hilfe der p-q-Formel findet man die beiden komplex konjugierten Nullstellen

Damit ist die Partialbruchzerlegung

Zu berechnen sind die Koeffizienten A, B und C. A erhält man durch Multiplikation obiger Gleichung mit s und durch die Wahl :

Zur Berechnung von B wird mit multipliziert und gesetzt:

Jede komplexe Zahl kann in Polarkoordinatenform geschrieben werden: mit dem Betrag der komplexen Zahl und dem Polarwinkel in der komplexen Ebene. B wird in Polarkoordinaten zu

Entsprechend ergibt sich C aus der Multiplikation mit und der Wahl von :

also das komplex konjugierte von B. Damit wird zu:

3. Mit Hilfe der Transformationstabellen wird aus der Bildfunktion die Originalfunktion ermittelt:

Hierbei wurde die Eulersche Relation im letzten Schritt benutzt.

Der Strom als Funktion der Zeit

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