| Autor |
Nachricht |
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
 17Student20 Verfasst am: 26. Apr 2013 12:02 Titel: Plattenkondensator mit Batterie |
 |
|
Meine Frage:
Ein Plattenkondensator, dessen Platten jeweils ein Fläche  haben, wird mit Hilfe einer Batterie geladen und anschließend von der Batterie getrennt. Danach wird der ursprüngliche Abstand beider Platten um  vergrößert, wobei die Potentialdifferenz  zwischen den Platten um  zunimmt.
) Wie groß ist der Betrag der Ladung auf jeder Platte?
) Erwarten Sie, dass die in dem Kondensator gespeicherte Energie zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt, während die Platten auseinandergezogen werden? Begründen Sie Ihre Antwort qualitativ.
) Untermauern Sie Ihre Antwort zur vorherigen Frage, indem SIe bestimmen, wie sich die in dem Kondensator gespeicherte Energie durch die Bewegung der Platten ändert.
Meine Ideen:
Die Formel welche ich brauche sind doch:
 und
 ist die Ladung (in Coulomb,  , oder Amperesekunden,  ), die Kapazität (in Farad,  ) und  die Spannung (in Volt,  ); die Energie ist mit Arbeit  (in Joule,  ) bezeichnet.
bzw. die Formel für die Kapazität des Plattenkondensators:
(a) Was ich nicht verstehe ich, was mit dem Betrag der Ladung gemeint ist?
(b) Wenn die Platten auseinander gezogen werden, dann verändert sich doch nicht die gespeicherte Energie? Sie ist doch gespeichert? |
|
 |
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 26. Apr 2013 12:38 Titel: |
|
|
| 17Student20 hat Folgendes geschrieben: | | (a) Was ich nicht verstehe ich, was mit dem Betrag der Ladung gemeint ist? |
Bei der Aufladung eines Kondensators (durch Anschließen einer Gleichspannungsquelle) werden Ladungsträger (Elektronen) von der einen Platte durch die Spannungsquelle zur anderen Platte "gepumpt". Dadurch entsteht auf einer Platte ein Überschuss an negativen Ladungen, der auf der anderen Platte fehlt. Ein geladener Kondensator trägt also auf einer Platte eine bestimmte negative Ladung und auf der anderen Platte eine gleichgroße postive Ladung. Der Betrag der Ladung ist demnach genau das, was beispielsweise in der Formel Q=C*U mit Q bezeichnet wird.
| 17Student20 hat Folgendes geschrieben: | | (b) Wenn die Platten auseinander gezogen werden, dann verändert sich doch nicht die gespeicherte Energie? Sie ist doch gespeichert? |
Die beiden Platten eines Kondensators sind, wie gerade gesagt, entgegengesetzt geladen. Entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an. Gegen diese Anziehungskraft muss eine Kraft zum Auseinderziehen der Platten aufgewendet werden. Kraft mal Weg ist Arbeit, also Energie, die in das System hineingesteckt wird. Der Energieinhalt des Kondensators wird demnach beim Auseinanderziehen der Platten vergrößert. (Energieerhaltungssatz) |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 28. Apr 2013 08:04 Titel: Re: Plattenkondensator mit Batterie |
|
|
Wie groß ist der Betrag der Ladung auf jeder Platte?
Erwarten Sie, dass die in dem Kondensator gespeicherte Energie zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt, während die Platten auseinandergezogen werden? Begründen Sie Ihre Antwort qualitativ.
Untermauern Sie Ihre Antwort zur vorherigen Frage, indem SIe bestimmen, wie sich die in dem Kondensator gespeicherte Energie durch die Bewegung der Platten ändert.
Meine Ideen:
Die Formel welche ich brauche sind doch:
und
ist die Ladung (in Coulomb, , oder Amperesekunden, ), die Kapazität (in Farad, ) und die Spannung (in Volt, ); die Energie ist mit Arbeit (in Joule, ) bezeichnet.
bzw. die Formel für die Kapazität des Plattenkondensators:
(a) also nehmen wir unsere Formel . Die Spannung haben wir mit  gegeben. Unsere Kapazität berechnen wir ja mit der Formel Ich verstehe nur nicht was bei der Permitivitätszahl das  ist. Es ist ja:  . Das  ist mir bekannt als Zahl, nur was ist jetzt das im Zähler? Dann kann ich alles richtig ausrechnen?
(b) Dann reicht die Formel: ? |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 28. Apr 2013 12:03 Titel: |
|
|
ist die Permittivität des Materials zwischen den Kondensatorplatten. Sie setzt sich multiplikativ zusammen aus der elektrischen Feldkonstanten (=Permittivität des leeren Raums) und der Permittivitätszahl  , die nur angibt, um wieviel mal größer die Permittivität des Dielektrikums gegenüber der des Vakuums ist. Also:  . Die Permittivität von Luft, das ist hier ja das Material zwischen den Kondensatorplatten, ist praktisch dieselbe wie die von Vakuum, die Permittivitätszahl ist also  . |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 28. Apr 2013 14:07 Titel: |
|
|
 (Was kommt da für eine Einheit heraus?)
 (Einheit ?)
 (Joule, richtig?) |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 28. Apr 2013 14:34 Titel: |
|
|
Die Einheit ergibt sich automatisch, wenn Du die Einheiten in der Lösung genauso behandelst wie normale Zahlenwerte (multiplizieren, dividieren, kürzen, erweitern usw.). Das musst Du erst noch machen, dann erhältst Du auch das richtige Ergebnis.
Prinzipiell ist Deine Rechnung richtig (bis auf die Einheitenrechnung, die fehlt komplett), obwohl ich kaum glaube, dass Du wirklich verstehst, was Du da tatsächlich gemacht hast. Du hast einfach nur irgendwelche Formeln angewendet. Weißt Du auch, warum? |
|
|
pLatinum
Anmeldungsdatum: 27.04.2013
Beiträge: 42
|
| pLatinum Verfasst am: 28. Apr 2013 15:07 Titel: |
|
|
zu a)
Einheitenkontrolle:
zu b)
Einheitenkontrolle:
 |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 28. Apr 2013 15:32 Titel: |
|
|
Jetzt geht alles durcheinander. Noch einmal: Physikalische Größen bestehen aus Zahlenwert und Einheit. Gleichungen, in denen physikalische Größen vorkommen, müssen auch die Einheiten enthalten. Das hattest Du ursprünglich gemacht. Nur hast Du damit nicht gerechnet. Jetzt schreibst Du Gleichungen, wo auf der linken Seite vom Gleichheitszeichen beispielsweise ein C (Kapazität), also eine physikalische Größe steht, rechts vom Gleichheitszeichen aber ein reiner Zahlenwert (der außerdem auch noch falsch ist). Dann ist das Gleichheitszeichen falsch. Denn eine physikalische Größe kann nicht gleich einem reinen Zahlenwert sein.
Außerdem geht es bei Dir mit den Zehnerpotenzen munter durcheinander, vor allem auch deshalb, weil Du unter b) anstelle von C die Ladung Q eingesetzt hast. |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 08:05 Titel: |
|
|
Nochmal: Wir müssen doch auch in Meter umrechnen, wenn  da die Einheit des Meters vorkommt
 (Einheit passt, da sich der Rest wegkürzt)
 (Rest kürzt sich weg) Die Notation ist wirklich ein wenig ungünstig, weil die Kapazität mit C bezeichnet wird wie auch die Ladung Q mit C als Coulomb.
Bis hier hin stimmt wohl alles?
Jetzt noch die  )
Ich soll noch bestimmen, wie sich die in dem Kondensator gespeicherte Energie durch die Bewegung der Platten ändert. Diese ändert sich ja proportional, also Kraft mal Weg ist Arbeit bzw. Energie, muss ich das jetzt noch explizit ausrechnen? |
|
|
Buzz Killington
Gast
|
| Buzz Killington Verfasst am: 29. Apr 2013 09:12 Titel: |
|
|
Ich denke nicht das es so richtig ist, schließlich ist d= 5 cm nicht der abstand und U= 100 v auch nicht die spannung, sondern beides nur voneinander abhängige Änderungen DELTA d und DELTA U. Steht doch auch klar im Aufgabentext.
Also denk nochmal nach. |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 09:18 Titel: |
|
|
| Buzz Killington hat Folgendes geschrieben: | Ich denke nicht das es so richtig ist, schließlich ist d= 5 cm nicht der abstand und U= 100 v auch nicht die spannung, sondern beides nur voneinander abhängige Änderungen DELTA d und DELTA U. Steht doch auch klar im Aufgabentext.
Also denk nochmal nach. |
Es ist auch nicht d=5cm sondern d=0,5cm... Was ist dann bitte falsch?
| GvC hat Folgendes geschrieben: | .
Prinzipiell ist deine Rechnung richtig (bis auf die Einheitenrechnung, die fehlt komplett), obwohl ich kaum glaube, dass ... |
Wenn meine Rechnung am Anfang prinzipiell richtig war, wo ist jetzt der Haken? |
|
|
Buzz Killington
Gast
|
| Buzz Killington Verfasst am: 29. Apr 2013 09:26 Titel: |
|
|
|
Sie ist meiner Meinung nach Falsch, da d nicht 0.5 cm ist sondern x+0.5 cm und U nicht 100V sondern x+100V, verstehst du was ich meine? Die Werte sind ja änderungen relativ zu einem Vorher schon bestehenden Werten, bevor die Platten 0.5cm WEITER auseinander gezogen wurden wobei sich der wert für u um 100V vergrößert hat. |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 09:32 Titel: |
|
|
Jo Du hast recht  mies  |
|
|
Buzz Killington
Gast
|
| Buzz Killington Verfasst am: 29. Apr 2013 09:38 Titel: |
|
|
Jau, war nämlich auch schon soweit, bis ichs gerafft hab... . Hab auch gestern Abend erst gesehen, dass s blatt bis morgen schon fertig sein muß und hatte gehofft hier schnelle hilfe zu finden..... ein hoch auf den 1. Mai .
So werd jetzt mal noch mathe meth reinschrift machen und dann heut nachmittag weiterschauen. |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 29. Apr 2013 09:40 Titel: |
|
|
| Buzz Killington hat Folgendes geschrieben: | Ich denke nicht das es so richtig ist, schließlich ist d= 5 cm nicht der abstand und U= 100 v auch nicht die spannung, sondern beides nur voneinander abhängige Änderungen DELTA d und DELTA U. Steht doch auch klar im Aufgabentext.
Also denk nochmal nach. |
Diesen Einwand solltest Du lieber nochmal überdenken. Es ist zwar richtig, dass es sich beim Auseinanderziehen der Platten um die Zuschaltung einer zusätzlichen Kapazität handelt, die Verhältnisse in der Ausgangskapazität, insbesondere der Spannungsabfall über der ursprünglichen Kapazität und damit ihr Energieinhalt bleiben aber wegen der unveränderten Ladung erhalten. Es ist also vollkommen ausreichend, die Verhältnisse in der neuen in Reihe geschalteten Kapazität zu betrachten. Du magst recht haben, dass der Fragesteller nicht wirklich weiß, was er da richtigerweise macht, aber das ist sein Problem. Ich hatte eine entsprechende Vermutung bereits in einem meiner vorigen Beiträge geäußert. Dein Problem ist es jedenfalls, die tatsächlichen Verhältnisse ebenfalls nicht richtig zu durchschauen.
@17Student20
Mit den Zehnerpotenzen scheinst Du auf Kriegsfuß zu stehen. Rechne lieber nochmal nach. |
|
|
Buzz Killington
Gast
|
| Buzz Killington Verfasst am: 29. Apr 2013 09:49 Titel: |
|
|
da magst ud recht haben, diesen "Durchblick" versuche ich mir auch gerade zu erarbeiten!
Trotzdem danke für deine frendliche und konstruktive Kritik. |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 09:53 Titel: |
|
|
|
Ich habe nachgerechnet ich komme auf die gleichen Ergebnisse. Ich weiß nicht was ich falsch gemacht haben soll? |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 29. Apr 2013 10:13 Titel: |
|
|
| 17Student20 hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe nachgerechnet ich komme auf die gleichen Ergebnisse. Ich weiß nicht was ich falsch gemacht haben soll? |
Wie bereits gesagt, Du hast die Zehnerpotenzen falsch berechnet. Zum Beispiel bei der Berechnung der Kapazität (die benötigst Du zwar nicht unbedingt, aber wenn Du sie schon berechnest, dann solltest Du das richtig tun). Die Einheitenrechnung ist jetzt richtig, ich übernehme deshalb jetzt das Ergebnis und beschränke mich auf die Zahlenwerte:
Und jetzt rechne das nochmal nach! Erweitere beispielsweise den Bruch mit 1000. Wie kommst Du auf die Zehnerpotenz 10^(-15)? Bei mir bleibt die bei 10^(-12). Denn zahlenmäßig ist doch nichts anderes zu rechnen als 8,85/5=1,77. Wo kommen die zusätzlichen drei (negativen) Zehnerpotenzen her? Ich dachte, Du hättest bereits nachgerechnet? |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 29. Apr 2013 10:21 Titel: |
|
|
| Buzz Killington hat Folgendes geschrieben: | da magst ud recht haben, diesen "Durchblick" versuche ich mir auch gerade zu erarbeiten!
... |
Vielleicht hilft dabei der Hinweis, dass die Verschiebungsdichte
da sowohl Q als auch A unverändert bleiben. Weiterhin gilt
Da D=const. und auch  unverändert bleibt, ist also auch die Feldstärke E=const., d.h. in der zugeschalteten Kapazität herrscht dieselbe Feldstärke wie in der ursprünglichen in Reihe dazu liegenden Kapazität. Diese Feldstärke multipliziert mit dem zusätzlichen Abstand ergibt die zustzliche Spannung. Reicht das? |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 10:33 Titel: |
|
|
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Wie bereits gesagt, Du hast die Zehnerpotenzen falsch berechnet |
Ja jetzt stimmts wohl, ka was mein Taschenrechner da gemacht hat.
So aber jetzt...
Jetzt noch die
| Zitat: |
Ich soll noch bestimmen, wie sich die in dem Kondensator gespeicherte Energie durch die Bewegung der Platten ändert. Diese ändert sich ja proportional, also Kraft mal Weg ist Arbeit bzw. Energie, muss ich das jetzt noch explizit ausrechnen? |
Wenn ja? Wie? |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 29. Apr 2013 10:40 Titel: |
|
|
|
Die c) hast du doch schon unter b) beantwortet. Da solltest du eigentlich nur eine qualitative Aussage machen, Du hast aber bereits die quantitative Aussage gemacht, die erst in c) gefordert war. Wenn überhaupt, dann solltest du fragen, was Du unter b) sagen sollst. Diese Frage habe ich dir allerdings bereits in meinem ersten Beitrag beantwortet. |
|
|
17Student20
Anmeldungsdatum: 20.05.2012
Beiträge: 41
|
| 17Student20 Verfasst am: 29. Apr 2013 10:52 Titel: |
|
|
|
Alles klar. Danke sehr . |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
