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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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 tetrachris Verfasst am: 07. Jul 2015 12:00 Titel: Kondensator, Dielektrikum, Spannung |
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Meine Frage:
Zwei Plattenkondensatoren gleicher Geometrie sind über einen Widersand (R= 1,5) miteinander verbunden und auf die Spannung U_a = 1,2 kV aufgeladen. Spannungsquelle wird abgeklemmt. C_2 besitzt ein Dielektrikum mit Epsilon = 99.
C_1 ist 500 * 10^-12 F.
Das Dielektrikum kommt raus und die Frage ist, wie groß ist die Spannung an beiden Kondensatoren im Gleichgewichtszustand?
Meine Ideen:
Ich dachte an Q=const. und habe dann eine Gesamtspannung von U_g= 120*10^3V.
Teilt die sich dann auf oder hab ich den Widerstand vergessen?
U_1=U_2=60*10^3V?
Ach ja Kondensatoren sind in Reihe.
Danke schon jetzt
Chris
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 07. Jul 2015 17:54 Titel: |
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Aus Deinem Text geht nicht herwor, wie die Schaltung aussieht. Erst der Hinweis "Ach ja Kondensatoren sind in Reihe" lässt in Verbindung mit dem Aufgabentext, dass beide Kondensatoren über einen Widerstand verbunden sind, vermuten, dass es sich um eine Reihenschaltung von C1, R und C2 handelt, und dass an dieser Reihenschaltung die Spannung Ua liegt. Ist das so? Oder sieht die Schaltung ganz anders aus? Ist es vielleicht doch so, dass die ursprüngliche Spannung an einem der beiden Kondensatoren liegt, und parallel dazu noch die Reihenschaltung aus Widerstand und dem anderen Kondensator? Ich neige ja eigentlich zu letzterer Annahme. Aber wozu dann der Hinweis, dass die Kondensatoren in Reihe geschaltet seien?
Eine Schaltungsskizze wäre sehr hilfreich.
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 08. Jul 2015 03:17 Titel: |
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Hi GvC, danke für die schnelle Antwort.
Ich bin neu hier und weiß nicht wie ich mit Latex zeichnen kann ^^.
Leider erkennt der Formeleditor nicht tikz.
Aber ich versuch es einfach mal so, wir befinden uns in einem Rechteck mit rechts C_1 und oben dem Widerstand R und links C_2.
Deine erste Vorstellung war also komplett richtig.
Cu Chris
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yellowfur
Moderator
Anmeldungsdatum: 30.11.2008
Beiträge: 804
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| yellowfur Verfasst am: 08. Jul 2015 03:27 Titel: |
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Nur um klarzustellen: Du meinst sowas wie im Anhang dargestellt, oder?
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 08. Jul 2015 04:49 Titel: |
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Hi, ne ist für Latex ein Zeichenprogramm.
Leider ist die pdf zu groß ich kann sie nicht anhängen (error).
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 08. Jul 2015 09:32 Titel: |
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Und wo ist die Spannungsquelle? Ist das denn so schwierig, eine einfache Aufgabe richtig wiederzugeben?
Wenn Du sagst, dass meine erste Annahme richtig war, dann sieht die Schaltung so aus wie unten. Das kann ich eigentlich nicht glauben. Aber sei's drum ...
Nach Öffnen des Schalters bleibt die gleiche Ladung auf beiden Kondensatoren dieselbe, die Spannung an dem einen Kondensator bleibt unverändert 1188V, die Spannung an dem Kondensator, aus dem das Dielektrikum herausgenommen wird, erhöht sich von 12V auf 1188V.
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 09. Jul 2015 04:10 Titel: |
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Sorry GvC, ich dachte, dass ich es klar gemacht hätte.
Die Anordnung ist richtig. Die Spannungsquelle wird nach dem Aufladen beider Kondensatoren auf U_a abgeklemmt.
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 09. Jul 2015 04:34 Titel: |
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Danach wird das Dielektrikum heraus gezogen.
Bei mir ist
Nun kommt das Dielektrikum raus
Was habe ich jetzt falsch gemacht?
Danke schon jetzt.
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 09. Jul 2015 04:35 Titel: |
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Danach wird das Dielektrikum heraus gezogen.
Bei mir ist
Nun kommt das Dielektrikum raus
Was habe ich jetzt falsch gemacht?
Danke schon jetzt.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 09. Jul 2015 09:58 Titel: |
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| tetrachris hat Folgendes geschrieben: | | Die Anordnung ist richtig. Die Spannungsquelle wird nach dem Aufladen beider Kondensatoren auf U_a abgeklemmt. |
Es sind aber nicht beide Kondensatoren auf Ua aufgeladen, sondern C1 ist auf 0,99*Ua=1188V und C2 auf 0,01*Ua=12V aufgeladen. Das ergibt sich aus der kapazitiven Spannungsteilerregel
und
Die Ladung ist auf beiden Kondensatoren dieselbe. Sie bleibt immer erhalten. Nach Abklemmen der Spannungsquelle bleiben die Spannungen an den Kondensatoren zunächst gleich. Das Entfernen des Dielektikums bewirkt, dass nun beide Kapazitäten gleich sind und dass deshalb die Spannung an C2 genauso groß wird wie die an C1. Da die erhalten bleibt (Ladung und Kapazität unverändert), muss jetzt die Spannung an C2 ebenfalls 1188V sein. Die Gesamtspannung ist dann laut Maschensatz
Diese Spannung stellt sich übrigens nicht erst nach unendlich langer Zeit ein, sondern ergibt sich spontan, da kein Ladungsausgleich erfolgt. Die Ladung auf beiden Kondensatoren ist und bleibt dieselbe.
Da in der Aufgabenstellung von einem Gleichgewichtszustand die Rede ist, glaube ich nach wie vor, dass die Schaltung eigentlich anders aussieht, als von Dir behauptet, nämlich so
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 10. Jul 2015 07:10 Titel: |
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Danke für die genaue und schnelle Antwort und ja
shame on me  die Schaltung sieht wie du gepostet hast aus.
Ergo keine Reihenschaltung wegen der Knotenregel.
Ich dachte nur, dass nach dem Abklemmen sie in Reihe wären.
Gruß Chris
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 10. Jul 2015 09:56 Titel: |
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So ich probier das jetzt noch mal:
Gruß Chris
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 10. Jul 2015 10:08 Titel: |
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Mal abgesehen davon, dass die ganzen Zahlenrechnungen überflüssig sind und den Blick auf das Wesentliche verstellen, ist Dein Ergebnis falsch. Im Anfangs- und im Endzustand handelt es sich jeweils um eine Parallelschaltung beider Kondensatoren. Denn an beiden Kondensatoren muss laut Maschensatz dieselbe Spannung liegen.
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tetrachris
Anmeldungsdatum: 07.07.2015
Beiträge: 11
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| tetrachris Verfasst am: 10. Jul 2015 12:51 Titel: |
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Danke für die freundliche Hifestellung
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