| Autor |
Nachricht |
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
 geshem19 Verfasst am: 11. Jan 2010 18:01 Titel: Entladung nach Ladung durch Influenz |
 |
|
Hallo zusammen
Frage zu folgendem Setup (von links nach rechts):
Positive Elektrode - Luft - 1. Metallplatte - Luft - 2. Metallplatte - Luft - Negative Elektrode
wobei alle Elektroden/Metallplatten vertikal angeordnet sind.
Nehmen wird jetzt an, die Elektroden werden zuerst aufgeladen. Dadurch verschieben sich die Elektronen in den beiden Metallplatten an die linke Oberfläche und an der rechten Oberfläche bleiben positive Ladungen zurück (Influenz).
Wenn man nun mit einem Draht, die rechte (d.h. positive) Oberfläche der 1. Metallplatte mit der Erde verbindet und die linke (d.h. negative) Oberfläche der 2. Metallplatte mit der Erde verbindet, dann wird die erste Metall platte positiv und die zweite Metallplatte negativ geladen (Ladung durch Influenz).
Nun die Frage:
Wenn man die Elektroden entlädt bzw. entfernt, und dann die beiden Metallplatten mit einem Draht verbindet, dann fliesst ein Strom, bis sie sich gegenseitig neutralisiert haben.
Was passiert aber, wenn man die Elektroden geladen beibehält (d.h. das E-Feld aufrecht erhält) und die beiden Metallplatten mit einem Draht verbindet? Findet dann auch ein Ladungsaustausch statt?
Spielt es zudem eine Rolle, ob man die einander gegenüberliegenden Seiten der Metallplatten verbindet bzw. die beiden voneinander weggerichteten Seiten der Metallplatten verbindet?
Gruss
Geshem
|
|
 |
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 11. Jan 2010 19:37 Titel: |
|
|
Zuerst mal: deine Verbindungen zu Erde wirken genauso als ob du die beiden Metallplatten elektrisch verbindest. Ob das über "Erde" geschieht oder direkt ist unerheblich - es sei denn, eine der äusseren Platten ist ebenfalls mit "Erde" verbunden. Der Begriff "Erde" wird allzuoft mystifiziert und hat geringere Bedeutung als es den Anschein hat.
Weiters ist es unerheblich, ob du die Platten an deren Innen- oder Aussenseiten vebindest, oder gemischt. Leitende Verbindung bleibt leitende Verbindung, egal wo diese angreift.
Wenn du nun die inneren Platten elektrisch verbunden hast, so haben diese immer die entgegengesetzte Ladung der jeweils benachbarten Elektrode. Entlädt man die Elektroden, so entladen sich gleichermaßen auch die inneren Platten.
| Zitat: | | Was passiert aber, wenn man die Elektroden geladen beibehält (d.h. das E-Feld aufrecht erhält) und die beiden Metallplatten mit einem Draht verbindet? Findet dann auch ein Ladungsaustausch statt? |
Das entspricht genau dem Fall "beide inneren Platten mit Erde verbinden".
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 11. Jan 2010 20:06 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Zuerst mal: deine Verbindungen zu Erde wirken genauso als ob du die beiden Metallplatten elektrisch verbindest. Ob das über "Erde" geschieht oder direkt ist unerheblich. |
Verstehe ich nicht ganz.
Wenn ich die Metallplatten nicht zuerst erde, dann sind sie ja neutral, d.h. ungeladen. Durch das E-Feld der Elektroden werden lediglich mittels Influenz die Elektronen auf eine Seite der Platten verschoben. Wenn ich die beiden Metallplatten dann mit einem Draht miteinander verbinde, dann sollte genau nichts passieren, da beide ungeladen sind, bzw. das einzige was passiert ist, dass, wieder durch Influenz, nun auch noch die Elektronen der 2. Metallplatte durch den Draht rüber zur 1. Metallplatte verschoben werden. Es kommen keine zusätzlichen Ladungen von irgendwoher.
Erde ich die beiden Metallplatten jedoch zuerst, dann werden sie aufgeladen, die 1. Metallplatte negativ und die zweite Metallplatte positiv. Meine Frage war, was passiert, wenn ich sie nach diesem Aufladen mit einem Draht miteinander verbinde.
Wenn ich vor dem Verbinden das E-Feld, welches von den beiden Elektroden generiert wird, entferne, dann bin ich sicher, dass sich nach dem Verbinden der beiden Platten ein Ladungsaustausch stattfindet (sie sich also gegenseitig neutralisieren).
Mir ist nur unklar, ob, wenn man das E-Feld beibehält, letzteres den Ladungsaustausch verhindert oder beinträchtigt.
Gruss
Geshem19
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 11. Jan 2010 21:03 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Wenn ich die Metallplatten nicht zuerst erde, dann sind sie ja neutral, d.h. ungeladen. |
Die inneren Platten sind immer in Summe ungeladen - woher soll eine Ladung denn kommen? Es findet bloß eine Ladungstrennung an den gegenüberliegenden Seiten jeder Platte statt. Was hat das aber mit Erden zu tun?
| Zitat: | | Durch das E-Feld der Elektroden werden lediglich mittels Influenz die Elektronen auf eine Seite der Platten verschoben. Wenn ich die beiden Metallplatten dann mit einem Draht miteinander verbinde, dann sollte genau nichts passieren, da beide ungeladen sind, bzw. das einzige was passiert ist, dass, wieder durch Influenz, nun auch noch die Elektronen der 2. Metallplatte durch den Draht rüber zur 1. Metallplatte verschoben werden. Es kommen keine zusätzlichen Ladungen von irgendwoher. |
Ja, siehe zweites Bild. Wenn die Spannungsquelle aber noch verbunden ist, dann wird die Ladung an den äusseren Elektroden zunehmen, da die Feldstärke nun steigt, und damit auch die Ladungsdichte.
Ist die Spannungsquelle abgekoppelt, dann wird nach dem Verbinden der inneren Platten die Spannung zwischen den Elektroden abnehmen, da die Ladungsdiche und somit das Feld konstant bleibt.
Du musst also schon genau definieren, was du hier tust!
| Zitat: | | Erde ich die beiden Metallplatten jedoch zuerst, dann werden sie aufgeladen, die 1. Metallplatte negativ und die zweite Metallplatte positiv. |
Vielleicht kannst du mal aufzeichnen was du meinst? Ich verstehe leider nicht, was du mit dem Erden meinst. Und weshalb sollten die Platten durch das Erden aufgeladen werden?
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
kondi.gif |
| Dateigröße: |
6.89 KB |
| Heruntergeladen: |
2605 mal |
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 12. Jan 2010 16:12 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Die inneren Platten sind immer in Summe ungeladen - woher soll eine Ladung denn kommen? Es findet bloß eine Ladungstrennung an den gegenüberliegenden Seiten jeder Platte statt. Was hat das aber mit Erden zu tun? |
Durch das Erden werden die Metallplatten geladen und zwar gemäss dem gleichen Prinzip (Ladung durch Influenz) wie die im Anhang beschriebene Ladung der Kugel.
| Zitat: | | Vielleicht kannst du mal aufzeichnen was du meinst? Ich verstehe leider nicht, was du mit dem Erden meinst. Und weshalb sollten die Platten durch das Erden aufgeladen werden? |
Das Setup sieht genauso aus, wie von Dir gezeichnet. Zwischen dem Zustand im linken und dem Zustand im rechten Bild wird jedoch noch das oben beschrieben Laden (durch Erden) durchgeführt.
Also nochmals die Frage:
Wenn ich vor dem Verbinden das E-Feld, welches von den beiden Elektroden generiert wird, entferne, dann bin ich sicher, dass sich nach dem Verbinden der beiden Platten ein Ladungsaustausch stattfindet (sie sich also gegenseitig neutralisieren).
Mir ist nur unklar, ob, wenn man das E-Feld beibehält, letzteres den Ladungsaustausch verhindert oder beinträchtigt.
Danke für Deine Hilfe
Geshem
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
Ladung durch Influenz.pdf |
| Dateigröße: |
46.45 KB |
| Heruntergeladen: |
263 mal |
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 12. Jan 2010 17:00 Titel: |
|
|
| geshem19 hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | | Die inneren Platten sind immer in Summe ungeladen - woher soll eine Ladung denn kommen? Es findet bloß eine Ladungstrennung an den gegenüberliegenden Seiten jeder Platte statt. Was hat das aber mit Erden zu tun? |
Durch das Erden werden die Metallplatten geladen und zwar gemäss dem gleichen Prinzip (Ladung durch Influenz) wie die im Anhang beschriebene Ladung der Kugel.
Ja, aber das Erden der beiden Platten ist automatisch auch eine Verbindung derselben. Ein nachfolgender Kurzschluss kann daher keine Änderung mehr erbringen und ist elektrisch äquivalent.
| Zitat: | | Vielleicht kannst du mal aufzeichnen was du meinst? Ich verstehe leider nicht, was du mit dem Erden meinst. Und weshalb sollten die Platten durch das Erden aufgeladen werden? |
Das Setup sieht genauso aus, wie von Dir gezeichnet. Zwischen dem Zustand im linken und dem Zustand im rechten Bild wird jedoch noch das oben beschrieben Laden (durch Erden) durchgeführt.
Also nochmals die Frage:
Wenn ich vor dem Verbinden das E-Feld, welches von den beiden Elektroden generiert wird, entferne, dann bin ich sicher, dass sich nach dem Verbinden der beiden Platten ein Ladungsaustausch stattfindet (sie sich also gegenseitig neutralisieren).
Du meinst wohl, dass du vor dem Verbinden die Verbindung zur Erde wieder unterbrichst? Das war mir nicht klar. Dann sind die Platten natürlich geladen. Sie werden aber auch geladen, wenn du einfach eine Verbindung (wie in meinem Bild rechts) einrichtest. Zwischem dem Verbinden und dem Erden ist kein Unterschied: Beide Platten werden auf das gleiche Potenzial gezwungen.
Mir ist nur unklar, ob, wenn man das E-Feld beibehält, letzteres den Ladungsaustausch verhindert oder beinträchtigt.
Wenn das äussere Feld zum Zeitpunkt des Kurzschliessens noch vorhanden ist, kommt es zu keinem Ladungsausgleich zwischen den inneren Platten, da beide auf gleichem Potenzial sind.
Danke für Deine Hilfe
Geshem |
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 13. Jan 2010 19:34 Titel: |
|
|
Habe noch mehrere Verständnisfragen zu Deinen Erläuterungen. Entschuldige, aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr Fragen tauchen auf.
| Zitat: | | Weiters ist es unerheblich, ob du die Platten an deren Innen- oder Aussenseiten vebindest, oder gemischt. Leitende Verbindung bleibt leitende Verbindung, egal wo diese angreift. |
Spielt es nicht beim Aufladen durch Influenz eine Rolle? Beispielsweise die linke Metallplatte auf Deiner linken Skizze hat eine negative Oberflächenladung auf der linken und eine positive Oberflächenladung auf der rechten Seite. Hängt es nun nicht davon ab, von wo aus sie erde, d.h. ob von der linken oder der rechten Seite? Sonst würde ja die durch Influenz erzeugte Ladungsverteilung gar keine Rolle spielen.
Gleichfalls frage ich mich, wie denn die Ladungsverteilung nach dem Erden auf der rechten Seite (aber vor dem Verbinden mit der zweiten Platte aussieht). Dann müsste doch die linke Seite negativ geladen, die rechte Oberfläche jedoch neutralisiert worden sein, nicht?
| Zitat: | | a, siehe zweites Bild. Wenn die Spannungsquelle aber noch verbunden ist, dann wird die Ladung an den äusseren Elektroden zunehmen, da die Feldstärke nun steigt, und damit auch die Ladungsdichte. |
Grund:
Verbundene Spannungsquelle bedeutet konstante Spannung U. Durch das Verbinden der beiden Platten verringert man den Abstand d zwischen den beiden Elektroden und damit steigt die Feldstärke E (via E = U/d). Richtig?
| Zitat: | | Ist die Spannungsquelle abgekoppelt, dann wird nach dem Verbinden der inneren Platten die Spannung zwischen den Elektroden abnehmen, da die Ladungsdiche und somit das Feld konstant bleibt. |
Grund:
Abgekoppelte Spannungsquelle bedeutet konstante Ladung und damit bleibt auch das E-Feld konstant (via E = Q/(epsilon0*A)). In der Folge sinkt die Spannung U = E * D. Richtig?
| Zitat: | | Ja, aber das Erden der beiden Platten ist automatisch auch eine Verbindung derselben. Ein nachfolgender Kurzschluss kann daher keine Änderung mehr erbringen und ist elektrisch äquivalent. |
Du sagst, es spielt keine Rolle, ob ich die Platten direkt miteinander verbinde oder beide erde. Beim direkten Verbinden bleibt aber die Ladungsmenge auf den Metallplatten insgesamt gleich, wohingegen beim Erden die Platten aufgeladen werden, d.h. zusätzliche Ladungsträger auf die Platten kommen.
| Zitat: | | Du meinst wohl, dass du vor dem Verbinden die Verbindung zur Erde wieder unterbrichst? Das war mir nicht klar. Dann sind die Platten natürlich geladen. Sie werden aber auch geladen, wenn du einfach eine Verbindung (wie in meinem Bild rechts) einrichtest. Zwischem dem Verbinden und dem Erden ist kein Unterschied: Beide Platten werden auf das gleiche Potenzial gezwungen. |
Qualitativ einleuchtend, aber quantitativ blicke ich noch nicht durch. Ausgangslage ist Deine linke Skizze (auf linken Platte befinden sich 4 Elektronen an der linken Oberfläche, x neutrale Atome zwischen den Oberflächen, und 4 positive Ladungen an der rechten Oberfläche. Dito für die rechte Platte. Total auf beiden Platten befinden sich also (2x+ neutrale Atome. Wenn ich nun die beiden Platten direkt verbinde, dann habe ich immer noch (2x+ Atome: je 4 Elektronen und positive Ladungen an den Oberflächen und (2x+4) Atome dazwischen. Richtig soweit?
Wenn ich die Platten jedoch zuerst erde, dann bringe ich ja 4 zusätzliche Elektronen von der Erde auf die rechte Oberfläche der 1. Platte bzw. entferne ich 4 Elektronen von der linken Oberfläche der 1. Platte. Dito für die zweite Platte. Also habe ich jetzt (x+4) neutrale Atome und zusätzlich vier Elektronen auf der 1. Platte. Auf der zweiten Platte sind dann (x+4) neutrale Atome und zusätzlich vier positive Ladungen. Wenn ich nun die beiden Platten (Erdung wird zuerst entfernt) direkt verbinde, dann habe ich nun insgesamt (2x+12) Atome: je 4 Elektronen und positive Ladungen an den Oberflächen und (2x+ Atome dazwischen? Damit hätte ich vier zusätzliche Atome und das kann ja nicht sein. Wo liegt mein Ueberlegungsfehler?
Ich hoffe die Fragen sind nicht zu trivial. Bisher war Deine Antwortzeit wirklich beeindruckend kurz. :-)
|
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 13. Jan 2010 19:41 Titel: |
|
|
Offensichtlich hat die Zeichenkombination "Klammer 2x+8 Klammer zu" zu einem ungewollten Smiley geführt. Sorry.
Schreiben wollte ich einfach 2x+8, d.h. der Smiley steht für eine 8.
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 13. Jan 2010 21:24 Titel: |
|
|
| geshem19 hat Folgendes geschrieben: | Habe noch mehrere Verständnisfragen zu Deinen Erläuterungen. Entschuldige, aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr Fragen tauchen auf.
| Zitat: | | Weiters ist es unerheblich, ob du die Platten an deren Innen- oder Aussenseiten vebindest, oder gemischt. Leitende Verbindung bleibt leitende Verbindung, egal wo diese angreift. |
Spielt es nicht beim Aufladen durch Influenz eine Rolle? Beispielsweise die linke Metallplatte auf Deiner linken Skizze hat eine negative Oberflächenladung auf der linken und eine positive Oberflächenladung auf der rechten Seite. Hängt es nun nicht davon ab, von wo aus sie erde, d.h. ob von der linken oder der rechten Seite? Sonst würde ja die durch Influenz erzeugte Ladungsverteilung gar keine Rolle spielen.
Der Unterschied zwischen linker oder rechter Kontaktierung ist nur der konkrete Stromfluss. Die negativen Ladungen "wollen" an den linken Rand der linken inneren Platte, da sie dort den positiven Ladungen der linken äusseren Platte am nächsten sein können. bringt man den Kontakt rechts an, so durchwandern sie die Platte, um nach links zu kommen. Ist der Kontaktierungspunkt schon links, so bleiben sie gleich auf dieser Seite und müssen nicht durch die Platte gehen. Für den elektrostatischen Endzustand ist das aber unerheblich.
Gleichfalls frage ich mich, wie denn die Ladungsverteilung nach dem Erden auf der rechten Seite (aber vor dem Verbinden mit der zweiten Platte aussieht). Dann müsste doch die linke Seite negativ geladen, die rechte Oberfläche jedoch neutralisiert worden sein, nicht?
Ja, du kannst es dir so vorstellen, dass vorhandene negative Ladungen in der inneren Platte so weit als möglich an die Ladungen der positiven äusseren Platte herangezogen werden. Diese sammeln sich daher an der linken Seite der linken inneren Platte an.
| Zitat: | | a, siehe zweites Bild. Wenn die Spannungsquelle aber noch verbunden ist, dann wird die Ladung an den äusseren Elektroden zunehmen, da die Feldstärke nun steigt, und damit auch die Ladungsdichte. |
Grund:
Verbundene Spannungsquelle bedeutet konstante Spannung U. Durch das Verbinden der beiden Platten verringert man den Abstand d zwischen den beiden Elektroden und damit steigt die Feldstärke E (via E = U/d). Richtig?
Ja. Ich würde sagen du verkürzt die Länge der Feldlinien die durch die Anordnung gehen. Da U = E * l ist, führt ein kleineres l zu größerem E, wenn U gleich bleiben soll.
| Zitat: | | Ist die Spannungsquelle abgekoppelt, dann wird nach dem Verbinden der inneren Platten die Spannung zwischen den Elektroden abnehmen, da die Ladungsdiche und somit das Feld konstant bleibt. |
Grund:
Abgekoppelte Spannungsquelle bedeutet konstante Ladung und damit bleibt auch das E-Feld konstant (via E = Q/(epsilon0*A)). In der Folge sinkt die Spannung U = E * D. Richtig?
Ja.
| Zitat: | | Ja, aber das Erden der beiden Platten ist automatisch auch eine Verbindung derselben. Ein nachfolgender Kurzschluss kann daher keine Änderung mehr erbringen und ist elektrisch äquivalent. |
Du sagst, es spielt keine Rolle, ob ich die Platten direkt miteinander verbinde oder beide erde. Beim direkten Verbinden bleibt aber die Ladungsmenge auf den Metallplatten insgesamt gleich, wohingegen beim Erden die Platten aufgeladen werden, d.h. zusätzliche Ladungsträger auf die Platten kommen.
Beim Verbinden werden die negativen Ladungen der rechten mittleren Platte in die linke mittlere Platte gezogen. Die linke Platte wird daher in Summe negativ, die rechte in Summe positiv geladen. In Summe sind die beiden natürlich ungeladen. Genauso ist es beim Erden: Hier wandern von der Erde negative Ladungen in die linke Platte; parallel dazu wandern aber auch negative Ladungen von der rechten Seite nach Erde. Letztere bleibt daher in Summe ungeladen - der Netto Autausch ist nur zwischen den Platten, als wären diese verbunden.
| Zitat: | | Du meinst wohl, dass du vor dem Verbinden die Verbindung zur Erde wieder unterbrichst? Das war mir nicht klar. Dann sind die Platten natürlich geladen. Sie werden aber auch geladen, wenn du einfach eine Verbindung (wie in meinem Bild rechts) einrichtest. Zwischem dem Verbinden und dem Erden ist kein Unterschied: Beide Platten werden auf das gleiche Potenzial gezwungen. |
Qualitativ einleuchtend, aber quantitativ blicke ich noch nicht durch. Ausgangslage ist Deine linke Skizze (auf linken Platte befinden sich 4 Elektronen an der linken Oberfläche, x neutrale Atome zwischen den Oberflächen, und 4 positive Ladungen an der rechten Oberfläche. Dito für die rechte Platte. Total auf beiden Platten befinden sich also (2x+ neutrale Atome. Wenn ich nun die beiden Platten direkt verbinde, dann habe ich immer noch (2x+ Atome: je 4 Elektronen und positive Ladungen an den Oberflächen und (2x+4) Atome dazwischen. Richtig soweit?
Wenn ich die Platten jedoch zuerst erde, dann bringe ich ja 4 zusätzliche Elektronen von der Erde auf die rechte Oberfläche der 1. Platte bzw. entferne ich 4 Elektronen von der linken Oberfläche der 1. Platte. Dito für die zweite Platte. Also habe ich jetzt (x+4) neutrale Atome und zusätzlich vier Elektronen auf der 1. Platte. Auf der zweiten Platte sind dann (x+4) neutrale Atome und zusätzlich vier positive Ladungen. Wenn ich nun die beiden Platten (Erdung wird zuerst entfernt) direkt verbinde, dann habe ich nun insgesamt (2x+12) Atome: je 4 Elektronen und positive Ladungen an den Oberflächen und (2x+ Atome dazwischen? Damit hätte ich vier zusätzliche Atome und das kann ja nicht sein. Wo liegt mein Ueberlegungsfehler?
Mir ist diese Überlegung momentan noch unverständlich (oder ich bin zu ungeduldig alles genau zu lesen). Der Vorgang beim Erden und dem direkten Verbinden ist nur, dass beim Erden negative Ladungen aus der Erde in die linke Seite der linken Platte gedrückt werden und gleichzeitig negative Ladungen von der rechten Seite der rechten inneren Platte in die Erde. Der Netto-Effekt ist ein Ladungstransport von der rechten Platte in die linke Platte. Die Ladung der Erde ändert sich dabei nicht. Deshalb braucht man diese auch nicht, um den Ladungstransport durchzuführen, denn dieser kann ja direkt, ohne Umweg über Erde stattfinden, indem man die Platten direkt verbindet. Der Ladungstransport geht in beiden Fällen so weit, bis der Raum zwischen den beiden inneren Platten feldfrei ist. Das muss so sein, da die beiden Platten gleiches Potenzial haben und eine allfällige Potenzialdifferenz über U=E*d berechnet wird. Da U=0 muss auch E=0 sein. Bei jedem Verbinden der inneren Platten ist deren Potenzialdifferenz Null, egal ob direkt oder über Erde.
Ich hoffe die Fragen sind nicht zu trivial. Bisher war Deine Antwortzeit wirklich beeindruckend kurz. :-) |
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 14. Jan 2010 18:50 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Der Unterschied zwischen linker oder rechter Kontaktierung ist nur der konkrete Stromfluss. Die negativen Ladungen "wollen" an den linken Rand der linken inneren Platte, da sie dort den positiven Ladungen der linken äusseren Platte am nächsten sein können. bringt man den Kontakt rechts an, so durchwandern sie die Platte, um nach links zu kommen. Ist der Kontaktierungspunkt schon links, so bleiben sie gleich auf dieser Seite und müssen nicht durch die Platte gehen. Für den elektrostatischen Endzustand ist das aber unerheblich. |
Wie sieht denn die Oberflächungladung auf beiden Seiten der linken inneren Platte aus, vor und nach dem Aufladen durch Erden? Vor dem Erden hat man auf der linke Seite eine negative Ladung und auf der rechten Seite eine positive Ladung. Hat man den nach dem Erden nicht auf der linken Seite weiterhin die gleiche negative Ladung und auf der rechten Seite keine Ladung mehr?
Wie bereits erwähnt ist mir das quantitativ noch nicht ganz klar. Nehmen wir an, vor dem Erden hätten wir 4 Elektronen auf der linken Seite und 4 positiven Ladungen auf der rechten Seite. Kommen dann durch das Erden nicht 4 Elektronen auf die rechte Seite und neutralisieren sie dadurch? Anders gefragt, wie sieht die Ladungsverteilung nach dem Erden aus?
Und wie sähe das Ganze aus, wenn man nur eine Metallplatte genau in der Mitte der zwei Elektroden hätte? Würden dann bei einer Erdung gar keine Elektronen fliessen? Oder spielt es in diesem Fall doch eine Rolle, von welcher Seite her man erdet?
| Zitat: | | Ja, du kannst es dir so vorstellen, dass vorhandene negative Ladungen in der inneren Platte so weit als möglich an die Ladungen der positiven äusseren Platte herangezogen werden. Diese sammeln sich daher an der linken Seite der linken inneren Platte an. |
Dann wäre ja die rechte Seite immer noch positiv geladen und nicht neutral, richtig?
| Zitat: | | Beim Verbinden werden die negativen Ladungen der rechten mittleren Platte in die linke mittlere Platte gezogen. Die linke Platte wird daher in Summe negativ, die rechte in Summe positiv geladen. In Summe sind die beiden natürlich ungeladen. Genauso ist es beim Erden: Hier wandern von der Erde negative Ladungen in die linke Platte; parallel dazu wandern aber auch negative Ladungen von der rechten Seite nach Erde. Letztere bleibt daher in Summe ungeladen - der Netto Autausch ist nur zwischen den Platten, als wären diese verbunden. |
Nochmals das quantitative Problem. Nehmen wir an vor dem Verbinden sind (wie auf Deiner linken Skizze) 4 Ladungen getrennt auf der linken Metallplatte (4 negative an der linken Oberfläche und 4 positive an der rechten, die restlichen Elektronen sind gebunden. Dito für die rechte Platte. Wenn man sie nun direkt miteinander verbindet, dann neutralisieren sich die 4 Elektronen der rechten Seite der linken Platte und die 4 positiven Ladungen der linken Seite der rechten Platte und man hat wieder 4 freie negative Ladungen auf der linken Oberfläche der linken Platte und 4 positive Ladungen auf der rechten Oberfläche der rechten Platte, nicht? Mehr als 4 können es doch nicht sein, wenn man davon ausgeht, dass die linke Elektrode auch genau mit 4 Elektronen geladen wurde und von der rechten Elektrode genau 4 Elektronen entfernt wurden, oder?
Wenn man die Platten jedoch erdet, dann fliessen zusätzlich 4 Elektronen auf die linke Platte und 4 Elektronen von der rechten Platte. Wenn man die Erdung dann entfernt und danach die Platten direkt miteinander verbindet, hat man doch jetzt zusätzliche 4 negative und 4 positive Ladungen insgesamt im Vergleich zur Variante ohne vorgängige Erdung, nicht?
Nun frage ich mich auch, die der Endzustand aussieht, wenn man nur eine Platte erdet (z.B. die linke) und danach die beiden Platten verbindet.
Vielleicht würde es auch helfen, wenn Du mir den Potentialverlauf zwischen den beiden Elektroden in den verschiedenen Zuständen (d.h. vor Verbindung oder Erdung, nach Verbindung, nach Erdung) beschreiben oder sogar in Deiner Skizze einzeichnen könntest.
Ich bin Dir wirklich dankbar für Deine Geduld mit meinem Unverständnis!
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 15. Jan 2010 16:32 Titel: |
|
|
Alle Ladungsvorgänge lassen sich mit den bei Kondensatoren üblichen Formeln berechnen. Hier gibt es keinerlei Anlass zu Spekulationen.
Du hast die Ausgangssituation: alle Platten gleich geladen, überall gleiches Feld
Danach bringst du die mittleren Platten auf gleiches Potenzial: dazwischen ist daher kein Feld -> Feld im verbleibenden Raum wird größer -> Ladungsdichte an den Platten steigt.
Versuch es mal systematisch zu rechnen und nicht bloß zu raten!
Die einzig benötigten Formeln sind:
1)
2)
Zusammenhang zwischen Ladungsdichte (an einer Seite einer Platte) und Feld:
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 16. Jan 2010 08:55 Titel: |
|
|
vielleicht hilft dir das Excel Blatt die Ladungsverhältnisse zu verstehen...
Wie schon gesagt: zwischen Erden und Verbinden ist kein Unterschied, da die Potenzialverhältnisse identisch sind.
PS: Es wird hier vorausgesetzt, dass die Quelle immer mit den Elektroden verbunden ist.
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
charges.xls |
| Dateigröße: |
17.5 KB |
| Heruntergeladen: |
212 mal |
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 17. Jan 2010 10:28 Titel: |
|
|
Danke für das Excel-Sheet. Das hat wirklich geholfen.
Noch eine Frage zum Potential der Schaltung.
Mir ist nicht klar, was für ein Potential in Deinem Beispiel der Referenzpunkt (von mir willkürlich bei der linken Elektrode gewählt) der Schaltung (Pluspol Spannungsquelle (z.B. Batterie) - linke Elektrode - verbundene Metallplatten - rechte Elektrode - Minuspol Batterie) gegenüber der Erde hat, wenn kein Element der Schaltung geerdet ist.
Wenn man die linke Elektrode als Referenzpunkt/Nullpunkt in der Schaltung wählt, dann steigt ja das Potential von 0 V bei der linken Elektrode, auf 1.5 V bei der linken Metallplatte, bleibt 1.5 V bis zur rechten Metallplatte, um anschliessend bis zur rechten Elektrode auf 3 V anzusteigen. Richtig?
Da Du sagst, dass das Verbinden der Platten äquivalent zum Erden beider Platten ist, müsste ja die Erde auch 1.5 V haben, sonst würden ja die verbundenen Metallplatten nach dem Erden nicht bei 1.5 V sein (Wenn man beide Platten erdet, dann haben doch beide Metallplatten (plus Drahtverbindung) das gleiche Potential wie die Erde.).
Ich hatte aber gedacht, man würde die Erde immer als 0 V festlegen.
Kurz gefasst: Mir ist unklar, was für ein Potential die ungeerdete Schaltung (Pluspol Batterie - linke Elektrode - verbundene Metallplatten - rechte Elektrode - Minuspol Batterie) gegenüber der Erde hat, wenn man die Erde als 0 V festlegt. Insbesondere: Was für ein Potential haben die beiden verbundenen Metallplatten gegenüber der Erde?
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 17. Jan 2010 11:08 Titel: |
|
|
Da deine Schaltung keinerlei galvanische Verbindung zur Erde hat, ist auch das Potenial gegenüber Erde undefiniert. Jedenfalls solange man die reale Situation "abstrahiert" und die (immer vorhandenen) Streukapazitäten gegen Erde vernachlässigt. Berücksichtigt man diese auch noch (man könnte sie z.B. messen), dann hast du natürlich eine definierte Spannung an den verschiedenen Punkten gegen Erde und alle Spannungen zwischen den Platten hängen auch noch von den parasitären Kapazitäten ab. Da diese aber in erster Näherung gegenüber den Platten vernachlässigbar sind, wirst du davon nicht viel merken.
Wenn die Streukapazitäten alle gleich sind (z.B. weil die Schaltung symmetrisch zur Erde liegt) dann wird - die angelegte Spannung sei 3V - die linke Elektrode +1,5V gegen Erde haben und die rechte Elektrode -1,5V gegen Erde. Genau in der Mitte der Schaltung ist dann Potenzial Null gegen Erde.
Was passiert z.B. wenn du die Schaltung um 90° drehst (eine Platte parallel zum Erdboden ausrichtest) und den Abstand der rechten Platte zur Erde ganz klein machst? Dann wird die zugehörige Streukapazität grösser und die Spannungen gegen Erde könnten z.B. +2V und -1V werden.
Du must also schon versuchen möglichst genau spezifizieren, wie dein Ersatzschalbild auszusehen hat: Ist dieses unvollständig, dann so kann man sich auch keine konkreten Aussagen über Dinge erwarten, die darin fehlen...
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 17. Jan 2010 13:19 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Jedenfalls solange man die reale Situation "abstrahiert" und die (immer vorhandenen) Streukapazitäten gegen Erde vernachlässigt. |
Sorry, aber ich kann Dir hier nicht folgen bzw. ich verstehe hier Dein "Ersatzschaltbild" nicht.
Mein Punkt war eigentlich nur, dass die Spannung der beiden verbundenen Metallplatten (rechte Skizze in Deinem Bild kondi.gif) gegenüber der Erde im allgemeinen nicht 0 V beträgt (sondern eben undefiniert ist) und somit, zumindest gemäss meinem Verständnis, bei nachträglichem Erden, eben auch noch ein Potentialausgleich stattfindet.
Gemäss Dir ist direktes Verbinden und Erden genau das Gleiche, aber dann dürfte ja eben nichts mehr passieren (d.h. kein Potentialausgleich mehr), wenn man die zuerst direkt verbundenen Platten danach auch noch erdet.
|
|
|
schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
|
| schnudl Verfasst am: 17. Jan 2010 14:39 Titel: |
|
|
| geshem19 hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | | Jedenfalls solange man die reale Situation "abstrahiert" und die (immer vorhandenen) Streukapazitäten gegen Erde vernachlässigt. |
Sorry, aber ich kann Dir hier nicht folgen bzw. ich verstehe hier Dein "Ersatzschaltbild" nicht. |
Sobald du die Anordnung in die Nähe einer leitenden Fläche (Erde) bringst, werden dort Influenzladungen erzeugt die wiederum ein Streufeld gegen Erde bewirken (siehe feld.gif). Die Berücksichtigung solcher Streufelder kann äusserst komplex werden und erfordert zur Berechnung i.A. die Methoden der finiten Elemente. Der Elektrotechniker geht aber (wie immer) pragmatisch vor, und ordnet den Streufeldern sogenannte Streukapazitäten gegen Erde zu. Sind die Platten von der Erde weit entfernt, so sind diese Streukapazitäten klein und können gegenüber den Plattenkapazitäten vernachlässigt werden. Trotzdem sind diese notwendig, um den einzelnen Punkten in der Schaltung ein definiertes Potenzial gegenüber Erde zuzuweisen. Mit deren Hilfe ist es nun kein Problem mehr, die Ladungsverhältnisse an den Platten und die Potenziale gegenüber Erde mehr oder weniger exakt zu berechnen. Das resultierende Schaltbild für die detaillierte Berechnung nennt man das "Ersatzschschaltbild" (siehe kondi2.gif).
| Zitat: | | ...dass die Spannung der beiden verbundenen Metallplatten (rechte Skizze in Deinem Bild kondi.gif) gegenüber der Erde im allgemeinen nicht 0 V beträgt (sondern eben undefiniert ist) und somit, zumindest gemäss meinem Verständnis, bei nachträglichem Erden, eben auch noch ein Potentialausgleich stattfindet. |
Verbindest du C2 durch einen Kurzschluss, so kann man ausrechnen (oder auch überlegen), dass an den Streukapazitäten C2p und C3p keine Spannung gegen Erde mehr anliegt wenn die Schaltung links-rechts symmetrisch ist. Verbindet man daher den Mittelteil noch zusätzlich mit einem Kurzschluss gegen Erde, wird kein Ausgleich stattfinden, da die Spannung gegen Erde ohnehin schon 0V beträgt. Es wird sich dann auch nichts ändern, wenn du die erste Brücke entfernst.
Wenn sich die rechten Platten aber näher an Erde befinden als die linken, so werden die Streukapazitäten von links nach rechts größer. Damit verschieben sich auch die Potenziale gegen Erde und es wird nach dem Verbinden mit Erde ein Ausgleich stattfinden. Du kannst das mit Hilfe des Ersatzschaltbildes berechnen (wenn du Lust hast). Ohne Einbeziehung des ESBs wirst du aber nicht weit kommen, da schon der Potenzialbegriff nicht definierbar ist und jede Aussage nur "Wischiwaschi" um den heissen Brei herum ist.
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
feld.gif |
| Dateigröße: |
7.92 KB |
| Heruntergeladen: |
1743 mal |
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
kondi2.gif |
| Dateigröße: |
4.04 KB |
| Heruntergeladen: |
1721 mal |
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
|
|
geshem19
Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 11
|
| geshem19 Verfasst am: 17. Jan 2010 17:39 Titel: |
|
|
|
Schnudl, ein grosses Dankeschön für die ganzen Erklärungen, die anschaulichen Skizzen sowie das Excelblatt.
|
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
