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Permittivität Stahl
 
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Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 12:55    Titel: Permittivität Stahl Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
ich bräuchte für eine Aufgabe die Permittivität von Stahl, auch als Dielektrizitätszahl bekannt, habs nirgendwo gefunden.
Kann sie mir jmd sagen

Danke

Meine Ideen:
----
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 13:08    Titel: Antworten mit Zitat

Magst du mal genauer angeben, was der Text der Aufgabe ist?

Woher hast du die Vermutung, dass dich die Dielektrizitätskonstante von Stahl da weiterbringen wird?

Magst du mal sagen, was ein Dielektrikum ist?

Als was für einen Stoff würdest du in dem Zusammenhang Stahl bezeichnen?

Was machen die Ladungen in Stahl, wenn man ein Stück Stahl in ein elektrisches Feld zwischen zwei Kondensatorplatten steckt?
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11573

Beitrag franz Verfasst am: 07. Jan 2011 13:10    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich mich recht erinnere, muß DK als komplexe, frequenzabhängige Größe dargestellt werde; die quasi die Durchlässigkeit für elektrische Felder angibt. grübelnd
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 13:20    Titel: Antworten mit Zitat

Die Aufgabe lautet:
Zwei quadratische Metallplatten mit einer Kantenlänge von 20cm stehen sich im Abstand von 10mm gegenüber.

a) berechnen sie die Kapazität dieses luftgefüllten Kondensators:

C = Epsilon(0) *A/d
8,854*10^-12 As/Vm * 0,04m^2/0,01m = 3,54*10^-11 F

b) Eine 8mm dicke Stahplatte wird so zwischen die kondensatorplatten geschoben, dass auf beiden seiten ein 1mm dicker Spalt bleibt.
Berechnen sie die Kapazität.

Hier brauche ich doch die Permittivität von Stahl oder ginge noch ein anderer Ansatz?

c) Wie ändert sich die Kapazität dieser Anordnung, wenn die Stahlplatte gegen die eine Kondesatorplatte gedrückt wird und nur auf einer Seite ein Spalt bleibt?

Nach meinen Erkenntnissen wird dadurch die Stahlplatte, da sie leitend ist Teild des kondenators.
Nach U= E/d wird der Abstand kleiner und somit die Spannung auch kleiner, oderß
Und nach C=Q/U wird die Kapazität größer.
Liege ich da richtig?


Ich hoffe du kannst mal prüfen, ob bis dato alles passt und ich brauche doch die Dielektrizitätszahl oder ?
Danke schonmal

Ach ja zu deiner Frage:
Schiebt man Stahl dazwischen, kommt es zur Polarisation und dadurch wird die Kapazität erhöht.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 13:26    Titel: Antworten mit Zitat

Auuuuuu hat Folgendes geschrieben:

Ach ja zu deiner Frage:
Schiebt man Stahl dazwischen, kommt es zur Polarisation und dadurch wird die Kapazität erhöht.


Das passiert, wenn man ein Dielektrikum dazwischenschiebt.

Ist Stahl ein Dielektrikum?

Was machen Ladungen in Stahl?

Welchen Wert nimmt das elektrische Feld innerhalb des Stahls also an?


Kannst du mal ein Bild eines mit einem Dielektrikum gefüllten Kondensators skizzieren? Was passiert da mit den Ladungen, wenn das polarisiert wird?

Und kannst du mal ein Bild skizzieren mit Stahl darin? Was machen da die Ladungen?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 13:33    Titel: Antworten mit Zitat

Auuuuuu hat Folgendes geschrieben:

c) Wie ändert sich die Kapazität dieser Anordnung, wenn die Stahlplatte gegen die eine Kondesatorplatte gedrückt wird und nur auf einer Seite ein Spalt bleibt?

Nach meinen Erkenntnissen wird dadurch die Stahlplatte, da sie leitend ist Teild des kondenators.
Nach U= E/d wird der Abstand kleiner und somit die Spannung auch kleiner, oderß
Und nach C=Q/U wird die Kapazität größer.
Liege ich da richtig?

Einverstanden, Stahl ist leitend. Darum arbeitest du hier in c) also gar nicht mit einer Dielektrizitätskonstante für Stahl, sondern stellst direkter andere Überlegungen an.

Kannst du diese Überlungen noch konkreter in Formeln fassen, auch mit Hilfe der Abmessungen der Stahlplatte, die aus der Aufgabenstellung ja bekannt ist?

Und kannst du schon begründen, warum du dementsprechend auch für die b) eine ähnliche direktere Überlegung brauchst, anstatt nach einer Dielektrizitätskonstante für Stahl zu suchen?
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 13:40    Titel: Antworten mit Zitat

Ach ja Hammer Hammer Stahl ist natürlich kein Dielektrikum, sondern natürlich ein Leiter.
D.h. schiebt man Stahl in ein Feld bleibt das innere des Stahl Feldfrei, da durch die Ladungsverschiebung bei der + Platte des Kondensator die Elektronen des Leiters sind und an der anderen Seite umgekehrt.
D.h. die Feldlinien haben dann schon einen Anfang und ein Ende.


Hab leider kein Paint, aber die Feldlinien enden an der Stahlplatte und durchdringen sie nicht, das hab ich kapiert.

Wie geht man jetzt Aufgabe b) an?
Nach der erneuten Antwort müsste man vielleicht die Fläche der Stahlplatte zur Fläche dazuaddieren,oder?[/img]
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 13:58    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden smile

Die Seiten der Stahlplatte sind also leitend miteinander verbunden. Magst du da zum Beispiel einfach mal statt der dicken Stahlplatte zwei dünne Kondensatorplatten zeichnen, die durch einen Draht verbunden sind? Siehst du dann leichter, was für einer Anordnung von mehreren Kondensatoren die Anordnung in b) entspricht?
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 13:59    Titel: Antworten mit Zitat

In der Angabe steht nicht, welche Fläche die Stahlplatte hat, brauch ich das nicht?
Ansonsten kann man die Anordnung in b) als 2 Kondenatoren, nun mit kleinerem Abstand auffassen.
Berechnet sich die Kapazität dann nach

1/Cges = (1/C1)+ (1/C2), das hatten wir mal für in reihe geschaltete Kondensatoren gelernt?

VIELEN DANK schonmal

P.S. ich hatte vorher echt kein Bild anfügen können, weil ich nicht angemeldet bin.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 14:03    Titel: Antworten mit Zitat

Auuuuuu hat Folgendes geschrieben:
In der Angabe steht nicht, welche Fläche die Stahlplatte hat, brauch ich das nicht?

Ich würde sagen, nicht, wenn die Fläche schon mal groß genug ist, dass die Stahlplatte für die beiden äußeren Kondensatorplatten jeweils eine gleich große Gegenplatte darstellen kann.

Zitat:

Ansonsten kann man die Anordnung in b) als 2 Kondenatoren, nun mit kleinerem Abstand auffassen.
Berechnet sich die Kapazität dann nach

1/Cges = (1/C1)+ (1/C2), das hatten wir mal für in reihe geschaltete Kondensatoren gelernt?

Einverstanden, das kannst du also einfach als Reihenschaltung von Kondensatoren auffassen und rechnen smile
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 14:17    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, dann b)


(1)

Mit C1= Epsilon(O) * A/d
= 8,854*10^-12 As/Vm * (0,02m^2)/0,001m
= 1,77*10^-10 F

C2=C1
in Gleichung 1 eingesetzt:





und auf Cges aufgelöst ergibt : Cges=8,85*10^-11F

Ich hoffe es stimmt!
Bei Aufgabe c) wird die Kapazität meiner Meinung nach größer da nach
C= Epsilon*A/d C größer wird , wenn der Abstand kleiner wird.
An der Fläche A änder sich ja nicht!
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 14:37    Titel: Antworten mit Zitat

Auuuuuu hat Folgendes geschrieben:

Bei Aufgabe c) wird die Kapazität meiner Meinung nach größer da nach
C= Epsilon*A/d C größer wird , wenn der Abstand kleiner wird.
An der Fläche A änder sich ja nicht!

Einverstanden smile

Die Rechnung zur b) habe ich jetzt nicht selber mit dem Taschenrechner nachgerechnet, aber sie sieht nun gut aus smile


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 07. Jan 2011 14:40, insgesamt 2-mal bearbeitet
Auuuuuu
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Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 14:38    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, danke für die HIlfe Prost
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 14:40    Titel: Antworten mit Zitat

P.S. zur Rechnung zu b) :

Wie hast du den Wert der Fläche A genau berechnet? Ist da eventuell unterwegs einfach noch ein Flüchtigkeitsfehler drin?
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe die Kantenlänge ins Quadrat genommen, upps schon wieder ein Leichtsinnsfehler.

A= a^2 = 0,2m*0,2m= 0,04m^2
Das müsste stimmen, den Rest muss ich jetzt nicht mehr rechnen,weil vom Prinzip her stimmts nehm ich an, die Gesamtkapazität müsste nur ein bisschen kleiner werden.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 14:48    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, so sieht das besser aus smile

(Kam vielleicht einfach nur von einem Klammersetzfehler beim Aufschreiben oder so ...)
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14838

Beitrag GvC Verfasst am: 07. Jan 2011 15:44    Titel: Antworten mit Zitat

Das hätte man alles auch einfacher haben können. Es ist vollkommen unerheblich, in welcher Position sich die Stahlplatte befindet, solange ihre Flächen nur parallel zu den Kondensatorflächen liegen. Durch Einschieben der Stahlplatte wird der Abstand der Kondensatorplatten jedenfalls auf ein Fünftel reduziert, die Kapazität also auf das Fünffache erhöht.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 19:18    Titel: Antworten mit Zitat

Stimmt, wenn man das sich schon vorher überlegen kann, wird es auf diese Weise einfacher.

Oder, falls man durch die Aufgabe zum Beispiel selbst schonmal so durchkommt wie oben passiert, und die Rechnungen beide sorgfältig bis zum Ende durchführt, wird man wahrscheinlich überrascht davon, dass beide Ergebnisse gleich sind, und auf diese Weise mit dieser Erkenntnis konfrontiert und belohnt.

-------------------

Falls man die abstrakte Frage nach dem von Stahl nach all den Erkenntnissen nochmal angehen wollte, könnte man sich auch nun noch überlegen,mit was für einem Wert für für Stahl man die Ergebnisse hier reproduzieren könnte smile Das könnte wiederum ein besseres Verständnis davon bringen, was das für eine Größe ist.

Natürlich scheint so etwas im Vergleich zur "Pflicht" Aufgabe lösen eher wie eine Art Kür oder eine Art Bonus obendrein, aber das ist sicher eine vergleichsweise leicht zugängliche Dreingabe, die man sich als Lernerfolg und Verständniszuwachs mit Hilfe so einer Aufgabe gewinnen kann smile Falls der Threadersteller dazu also noch Lust hat, ist er natürlich herzlich eingeladen, die Überlegungen noch bis dahin weiterzuführen smile
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 07. Jan 2011 20:58    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Falls man die abstrakte Frage nach dem von Stahl nach all den Erkenntnissen nochmal angehen wollte, könnte man sich auch nun noch überlegen,mit was für einem Wert für für Stahl man die Ergebnisse hier reproduzieren könnte smile Das könnte wiederum ein besseres Verständnis davon bringen, was das für eine Größe ist.


Vergleichbar mit der Permittivität hätte Stahl den Betrag Epsilon(r)=5, d.h.
bezüglich der letzteren Aussage kann man sagen, dass Epsilon(r) den Faktor angibt, um den die Kapazität ansteigt, wenn man ein entsprechendes Material einfügt.
Aber ist Epsilon(r) eine Materialkonstante? grübelnd

Aber danke für den Hinweis!
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 07. Jan 2011 23:44    Titel: Antworten mit Zitat

Auuuuuu hat Folgendes geschrieben:

Vergleichbar mit der Permittivität hätte Stahl den Betrag Epsilon(r)=5, d.h.
bezüglich der letzteren Aussage kann man sagen, dass Epsilon(r) den Faktor angibt, um den die Kapazität ansteigt, wenn man ein entsprechendes Material einfügt.

Oh, Vorsicht, die Stahlplatte füllt den Raum zwischen den Kondensatorplatten aber ja gar nicht in ganzer Dicke aus.

(Dein Gedankengang gilt nur für Dielektrika, die alles ausfüllen.)

Was gilt, wenn du wirklich nur den Bereich betrachtest, den die Stahlplatte auch wirklich ausfüllt? Welchen Wert der Kapazität müsste dieser "Stahl-Kondensator" haben, damit die Reihenschaltung mit dem Luftkondensator immer noch den richtigen Gesamtwert ergibt? Kannst daraus Schlüsse über die "Dielektrizitätszahl" von Stahl ziehen?
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 08. Jan 2011 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Was gilt, wenn du wirklich nur den Bereich betrachtest, den die Stahlplatte auch wirklich ausfüllt? Welchen Wert der Kapazität müsste dieser "Stahl-Kondensator" haben, damit die Reihenschaltung mit dem Luftkondensator immer noch den richtigen Gesamtwert ergibt? Kannst daraus Schlüsse über die "Dielektrizitätszahl" von Stahl ziehen?


Könntes du nochmal erläutern, was genau du damit meinst, habs nicht kapiert. Hammer Aber interessieren würds mich.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14838

Beitrag GvC Verfasst am: 08. Jan 2011 16:26    Titel: Antworten mit Zitat



Die Frage ist doch: Wie groß muss C(Stahl) sein, damit die Gesamtkapazität genausogroß ist wie die Kapazität des luftgefüllten Kondensatorteils? Und wie groß muss epsilon sein, damit C(Stahl) den gerade bestimmten Wert hat?
Auuuuuu
Gast





Beitrag Auuuuuu Verfasst am: 08. Jan 2011 16:41    Titel: Antworten mit Zitat

Kurze Frage:
Das Cluft setzt sich ja aus 2 Teilkapazitäten zusammen, darf man die einfach so addieren?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14838

Beitrag GvC Verfasst am: 08. Jan 2011 18:20    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, aber man kann sie zu einem C_Luft zusammenfassen, wie wir bereits festgestellt haben.
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