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slak3r2509
Verfasst am: 14. Jan 2018 22:05
Titel:
Zitat:
Das ist die Energie, die die Spannungsquelle liefert. Im Kondensator kommt aber nur die Hälfte davon an. Die andere Hälfte geht im Ladewiderstand als Wärme "verloren".
Meinst du mit "Häfte verloren" die obere linke Häfte dieses Diagramms?
https://imgur.com/a/6QKWR
(Screenshot von leifiphysik.de)
Wenn ja dann hast du komplett Recht, als ich die Antwort geschrieben habe wusste ich noch gar nichts über die Formel
.Das Thema mit Kondensatoren kommt aber langsam im Buch.
Mit der anderen Gleichung
weiß ich leider noch nicht ganz genau wie ich das interpretieren soll. Aber setze mich die Tage mal ran.
GvC
Verfasst am: 14. Jan 2018 13:06
Titel:
slak3r2509 hat Folgendes geschrieben:
...
Große Hilfe war mir hier die Formel
Das ist die Energie, die die Spannungsquelle liefert. Im Kondensator kommt aber nur die Hälfte davon an. Die andere Hälfte geht im Ladewiderstand als Wärme "verloren".
slak3r2509 hat Folgendes geschrieben:
... und mir ist die Gleichung
eingefallen. ...
Diese Gleichung habe ich umgeformt und kurz in die Obere eingesetzt.
Wenn Du meinst, dass
, dann ist die Energiegleichung falsch. Denn die Kraft auf die Ladung einer Platte ist vom Feld der
anderen
Platte abhängig. Die Feldstärke nur einer Platte ist aber
Du solltest Deine ansonsten prinzipiell richtigen Überlegungen mit diesen Randbedingungen in Einklang bringen.
slak3r2509
Verfasst am: 14. Jan 2018 12:40
Titel:
Hallo,
ich danke euch für die Antworten und eure Hilfe. Habe erst gestern Abend und heute morgen die Zeit gefunden mich hinzusetzen und alles zu rechnen.Unten meine Ergebnisse.
Energieerhaltung
Große Hilfe war mir hier die Formel
Wenn wir beim Kondensator die Spannung U1 anlegen und danach die Spannung abklemmen bleiben die Ladungen auf den Platten gleich. Das messen wir mit einem Verfahren zu Messung von Flächenladungsdichte.
Daraus folgt natürlich, dass
auch erhalten geblieben ist.
Jetzt stecken wir Energie in das System. Das heißt , dass
wird um einen Betrag erhöht, indem wir Abstand größer machen. Wir machen wieder den Beweis mit der Flächenladungsdichte und sehen die Ladungen sind die selben geblieben(sie können ja nirgendswo hin).Also
Nach
kann die Spannung in diesem Fall nur größer werden, da die Energieerhaltung wirkt.
Jetzt habe ich mir aber noch die Frage gestellt wir ich das auf das E-Feld übertragen kann und mir ist die Gleichung
eingefallen. Das E-Feld ist ja nur dazu da um die Kräfte auf Ladungen zwischen unterschiedlich geladenen Teilchen besser zu beschreiben. Also eine Hilfe für uns den Raum zwischen den Ladungen besser vorzustellen.
Diese Gleichung habe ich umgeformt und kurz in die Obere eingesetzt.
Bei unserem Experiment haben wir die
durch erhöhen von d größer gemacht. Die Ladung bleibt ja gleich und somit auch E. Man sollte aber nicht vergessen dass E nur gleich bleiben kann, weil U größer wird.
Kapazität
Alles mit der Kapazität zu verstehen fiel mir jetzt auch einfacher.Ich habe 2 Versuche gemacht.
Erstmal
.
Versuch 1:
Platten aufladen mit Spannung
und Spannung beibehalten.
Jetzt Platten auseinander und wieder Flächenladungsdichte messen. Die Ladung wurde geringer.
Aus
folgt dass C kleiner wird bei mehr Abstand.
Versuch 2:
Jetzt das gleich Experiment nur mit
gleicher
Ladung Q. Die gleiche Ladung erhalten wir indem wir Spannung U nach dem anlegen wieder abtrennen.
Also wieder Platten auseinander:
Wir wissen jetzt aus Versuch 1, dass C kleiner wird. Auch wissen wir dass Q gleich geblieben ist. Somit kann sich nur eine andere Spannung selbst eingestellt haben.
Das ganze kann man wieder mit
verknüpfen.
Hoffe das ganze war jetzt nicht zu lang und hilft jemand anderem wenn er vor dem gleichen Vorstellungsproblem steht.
ps. Mir ist auch bewusst, dass ihr beide das selbe auch gesagt habt nur alles in einer Formel und kürzer zusammengefasst. Wollte nur nochmal alles ausformulieren für das Verständnis
lampe16
Verfasst am: 12. Jan 2018 21:33
Titel:
@Eugen
Du hast in Deiner Frage schon den energetischen Aspekt angesprochen, der hier auch interessant ist. Damit kannst Du Dein Verständnis des Vorgangs ausbauen.
Da die Vergrößerung des Plattenabstands gegen die Anziehungskraft zwischen den Platten erfolgt, muss mechanische Arbeit
aufgewendet werden, die im zusätzlichen Feldraum als Energie des elektrischen Feldes
gespeichert wird. Du könntest versuchen,
zu beweisen.
PhyMaLehrer
Verfasst am: 12. Jan 2018 19:06
Titel:
Ja, das ist schon eine kuriose Sache!
Wir machen zwei Versuche:
Zuerst befinden sich die Kondensatorplatten dicht beieinander. Die
Kapazität
des Kondensators ist relativ groß. Er wird mit einer Spannung U geladen, dabei wird die Ladung Q1 gespeichert.
Im zweiten Versuch befinden sich die Kondensatorplatten weiter voneinander entfernt. Die Kapazität ist jetzt kleiner. Wird der Kondensator wieder mit derselben Spannung U geladen, wird eine Ladung Q2 gespeichert und es ist Q2 < Q1.
Wir machen jetzt den ersten Versuch noch einmal, trennen aber nun die Spannungsquelle ab und ziehen die Kondensatorplatten so weit auseinander, wie sie in Versuch 2 waren. Für die nun kleinere Kapazität trägt der Kondensator jetzt aber "zu viel" Ladung. Das kann nur dadurch ins Gleichgewicht gebracht werden, daß sich eine höhere Spannung am Kondensator einstellt!
lampe16
Verfasst am: 12. Jan 2018 17:18
Titel:
Die Ladung auf den Platten ist nach der Aufweitung dieselbe und damit auch die Flächenladungsdichte auf den Platten. An metallischen Oberflächen ist die (normal ausgerichtete) elektrische Flussdichte D gleich der Flächenladungsdichte , d. h. auch D ist nach der Aufweitung unverändert - damit aber auch die D proprtionale elektrische Feldstärke E.
slak3r2509
Verfasst am: 12. Jan 2018 16:33
Titel: Verständnis über Plattenkondensator
Hallo,
ich versuche momentan mir selbständig Elektrik beizubringen.
Bei einem Phänomen habe ich Problem beim Verstehen.
Bei einem Plattenkondensator gilt:
oder
Versuch 1:
Wir erhöhen bei gleichem Abstand die Spannung auf einen Plattenkondensator. Das elektrische Feld wird nach den Formeln stärker, da
E~U.
Versuch 2:
Wir behalten die gleiche Spannung auf den Platten, aber erhöhen den Abstand. Die elektr. Feldstärke wird kleiner, da E~1/d
Versuch3:
Wir laden die Platten mit einer Spannung und schalten die Spannung ab. Dann erhöhen wir wieder den Abstand d. Die Spannung steigt an und E bleibt gleich.
Hier hört meine Vorstellung auf. Ich verstehe, dass wenn E gleich bleibt U steigen muss bei höherem Abstand. Aber wieso wird denn das E gleich bleiben. Die Ladungen auf den Platten bleiben gleich und Abstand wird sogar größer zwischen den Ladungen.
Vermutung:
Ich verstehe, dass ich Energie in das System stecke. Es ensteht also keine Energie aus dem nichts.
Auch die Formel
hat was damit zu tun denke ich. Wenn ich aber mehr Kraft auf die Ladungen bringe dann wird E doch größer und in Versuch 3 ja nicht.
Vielleicht kann jemand mein Problem verstehen und mir mit nem kleinem Beispiel helfen, wieso E gleich bleibt beim Vergößern von d. Für mich macht es genau soviel Sinn dass E größer wird und U einfach gleich bleibt.
Grüße und Danke Eugen