Kondensator und seine Anwendung

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Ich bräuchte leider mal wieder Hilfe bei einer Aufgabe, der Text dazu ist wie folgt:

Um vom warmen Zimmer aus ständig den Ölstand h in einem Öltank messen zu können, senken Sie zwei vertikale Metallplatten von 2m Breite und 2m Höhe und 10cm Abstand in den Öltank.
Dann legen Sie je Sekunde 100-mal die Spannung 1,5kV an und entladen sofort über den Strommesser.

a) Zeichnen Sie eine Schaltskizze.
Was zeigt der Strommesser an, wenn der Tank ganz leer, ganz mit Öl

bzw. halb gefüllt ist?

b) Stellen sie die Stromstärke

als Funktion der Füllhöhe dar.

c) Welche Energie wird während einer Messung von 20 s Dauer bei vollem Tank im Entladestromkreis frei?

Zu der ersten Aufgabe hatte ich erstmal die Überlegungen, dass ich die Fläche des Kondensators ausrechnen kann und damit auch die Kapazität,
da ja

gilt.
Was mich in diesem Fall stutztig macht ist die Angabe, dass je Sekunde 100-mal die Spannung 1,5kV angelegt wird und der Kondensator sich direkt entläd.

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Wie rechne ich denn dann damit, heißt das etwa, dass:

gilt, da

ist und das letztendlich heißt:

oder wie ist das zu verstehen?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Ich versuche den Sachverhalt einmal zu beschreiben.

100 mal pro Sekunde wird der Kondensator mit der Kapazität C und der anliegenden Spannung U aufgeladen, sodass auf ihm eine gewisse Ladung vorhanden ist.

Diese Ladung ist die Ladung, die in einem 100stel einer Sekunde fließt.

, woraus für die Stromstärke folgt:

.

Bedenke, dass die oben ausgerechnete Kapazität für einen Tank gilt, der voll gefüllt (ich gehe davon aus, dass dies 2m seien) ist.
Bei einem z.B. halb voll gefüllten Tank ist das Dielektrikum (Öl) ja nur auf der Hälfte der Kondensatorfläche vorhanden.

h ist hier das Verhältnis von Füllstand / Maximalfüllhöhe.

Nicht? grübelnd

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Müsste das dann letztendlich für die Funktion

heißen?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

So sieht es aus :-).

Dann beschreiben wir aber am besten h mit der aktuellen Füllhöhe in Metern; h_max dann dazu mit der maximalen Füllhöhe

Dann definierst du in der Funktion den Koeffizienten direkt mit, und brauchst den nicht von "außen diktieren" - und vielleicht noch ausklammern, damit es etwas übersichtlicher wird.
Aber sonst Thumbs up!

Halt halt!

*schäm*

also

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Okay also den gesamten Term von

durch die Zeit t rechnen?

Und letztendlich für die letzte Aufgabe:

C diesmal mit Dielektrikum und 2000, da wir die Energie von 20 s berechnen sollen und wir immer 1/100 s berechnen oder?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Jops.

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Bei der Schaltskizze muss man auch nicht sonderlich viel beachten oder?

Ist ja im Prinzip nur eine Stromquelle, der Kondensator und das Dielektrikum (in diesem Falle Öl) oder?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Und was ist mit dem armen Amperemeter?

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Ähm ja hust ganz vergessen, aber einfach in Reihe schalten oder?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Joar - so wie man das halt so macht mit den Amperemetern macht. Aber schon hinter dem Kondensator.

P.S. - hast du noch irgendwelche Aufgaben Thema E-Felder, Potential etc. rumliegen? Mein Buch ist ausgelutscht und Dienstag is Klausur ^^

physikerinspe · Anmeldungsdatum: 19.08.2008 Beiträge: 17

Dann danke vielmals für die Hilfe bei der Aufgabe smile

Bist du in der 12 oder in welcher Stufe bist du?