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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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 Random Verfasst am: 08. Apr 2016 21:48 Titel: Der Plattenkondensator |
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Hallo,
gegeben ist ein Plattenkondensator mit den Platten der Fläche A und dem Abstand d zwischen denen. Der kond. wird auf eine Spannung V=5kV aufgeladen.
a) In den Plattenkondensator wird ein Leiter mit derselben Fläche und Dicke a<d gebracht. Skizzieren Sie den Verlauf des elektr. Feldes und der dielektrischen Verschiebung im Inneren des Kondensators. Wie ändert sich die Kapazität?
b) Nun wird anstelle des Leiters ein Dielektrikum mit der Dielektrizitätszahl Epsilon aund Dicke a<d in den Zwischenraum gebracht. Wie sieht nun der Verlauf des elektr. Feldes und der dielektrischen Verschiebung aus? Wie ändert sich die Kapäzität.
zu a)
Also das Metall hat ja freie Elektronen, d.h. die Feldlinien gehen von der pos. geladenen Platte zum Metall und vom Metall zur neg. geladenen platte.
Anscheinend sinkt die Spannung und laut U=Q/C steigt somit die Kapazität.
Warum sinkt aber die Spannung, wenn ich einen Leiter einfüge? Ich habe ja da mehr Elektronen, oder kann es sein, dass wenn ich mehr freie Elektronen habe, dass ich dann weniger Spannung brauche, sodass sich da was tut?
zu b)
Also ein Dielektrikum hat keine freien Elektronen, also ist sozusagen ein Nicht-Leiter, aber ab einer gewissen Spannung kann es leitend werden.
Naja wenn ich einen Isolator zwischen die Platten führe, dann passiert doch gar nichts, also es ist auch kein elektr. Feld da, erst ab einer bestimmten Spannung, oder?
Letzte Frage: Was ist mit dielektrischen Verschiebung gemeint?
Gruß
random
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 08. Apr 2016 22:04 Titel: |
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"Leiter mit derselben Fläche und Dicke" - also Kurzschluß?
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 09. Apr 2016 00:34 Titel: Re: Der Plattenkondensator |
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| Random hat Folgendes geschrieben: | | Fläche und Dicke a<d |
Dicke a ist kleiner wie d steht da.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 09. Apr 2016 04:15 Titel: Re: Der Plattenkondensator |
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Hallo,
| Random hat Folgendes geschrieben: |
zu a)
Also das Metall hat ja freie Elektronen, d.h. die Feldlinien gehen von der pos. geladenen Platte zum Metall und vom Metall zur neg. geladenen platte.
Anscheinend sinkt die Spannung und laut U=Q/C steigt somit die Kapazität.
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Ob die Spannung sinkt, weiß niemand, da Deine Aufgabenstellung unvollständig ist. Es fehlt eine Angabe dazu, wie der Kondensator während des Einfügens der Platte beschaltet wird. Häufige Varianten sind
- Abtrennen der Kabel (Q bleibt gleich wegen I=0) oder
- Kondensator bleibt an der Spannungsquelle (U bleibt gleich).
Das müsstest Du noch unbedingt klären, ehe Du die Aufgabe lösen kannst.
Die Kapazität steigt aber ganz unabhängig davon, wie Du den Kondensator beschaltest, an. Denn letztlich verringert das eingefügte Metall gewissermaßen den Plattenabstand, weil innerhalb des Metalls E=0 gilt und somit auf beiden Seiten der eingefügten Platte das gleiche elektrische Potential herrscht.
| Zitat: |
Warum sinkt aber die Spannung, wenn ich einen Leiter einfüge?
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Anscheinend gehst Du von Q=konstant (I=0) aus.
Es gibt verschiedene Erklärungen:
- Durch das mechanische Trennen der Platten leistest Du Arbeit gegen das elektrische Feld. Du fügst dem Feld also Energie zu. Die Spannung
U = W/q ist die gespeichert Feldenergie pro Ladung. Diese steigt durch das Trennen der Platten. Wenn Du die Platten durch Einfügen des Metalls elektrisch gesehen wieder näher zusammenbringst, sinkt die Spannung wieder.
- Mit der Oberflächenladungsdichte  auf der Platte legst Du das E-Feld im Kondensator fest. Es gilt  . Für die Spannung gilt ) . Diese ist umso größer, je dünner die eingebrachte Metallscheibe ist.
| Zitat: |
zu b)
Also ein Dielektrikum hat keine freien Elektronen, also ist sozusagen ein Nicht-Leiter, aber ab einer gewissen Spannung kann es leitend werden.
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Das Dielektrikum soll hier als Nichtleiter betrachtet werden.
| Zitat: |
Naja wenn ich einen Isolator zwischen die Platten führe, dann passiert doch gar nichts, also es ist auch kein elektr. Feld da, erst ab einer bestimmten Spannung, oder?
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Im geladenen Kondensator hast Du immer ein E-Feld. Ein Dielektrikum kann das Feld aber, beispielsweise mithilfe von entsprechend ausgerichteten Dipolen, ein wenig verringern. Es passiert also schon etwas, wenn Du das Dielektrikum in den Kondensator reinhältst. In Deinem Skript wird das unter den Stichworten "Influenz" oder "Polarisierung" erklärt.
| Zitat: |
Letzte Frage: Was ist mit dielektrischen Verschiebung gemeint?
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Die Größe  .
Viele Grüße
Michael
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 09. Apr 2016 18:23 Titel: |
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Ok, danke.
Hier die Aufgabe dazu. Naja ich denke der Kondensator wird mit der Spannung U=5kV geladen und dann werden die Kabeln gekappt, oder?
D.h. die Spannung ist dann weg, aber die Ladung Q=C*U ist noch da? Und dadurch fließt auch kein Strom, d.h. die Ladung bleibt erhalten, weil I=0.
Zur Dielektrischen Verschiebung:
D.h. hier ist wirklich nur die vektiorielle Verlängerung gemeint?
Also das elektr. Feld, dargestellt als Vektor, wird einfach um die elektr. Feldkonstante verlängert?
| Beschreibung: |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 09. Apr 2016 20:45 Titel: |
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Am Rande vielleicht: Die erfragten Kapazitäten lassen sich durch eine gedachte Reihenschaltung berechnen (b):
{.})
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 10. Apr 2016 10:39 Titel: |
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| Random hat Folgendes geschrieben: |
D.h. die Spannung ist dann weg, aber die Ladung Q=C*U ist noch da?
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Bitte erst das Skript lesen und dann im Forum fragen. Umgekehrt bringt das nichts. Wie willst Du denn den Feldstärkeverlauf in einem Kondensator diskutieren, wenn Du nicht verstanden hast, was die Spannung zwischen den Platten mit der Ladung auf den Platten zu tun hat?
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 10. Apr 2016 12:30 Titel: |
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Danke.
Also ich habe das folgendermaßen verstanden:
Ich habe hier einfach zwei Metallplatten und wenn ich eine Spannungsquelle an die Platten schließe, dann passiert eine sog. Ladungstrennung und es sammeln sich die neg. Ladungsträger(also Elektronen) auf der einen Platte und die pos. Ladungsträger bleiben auf der anderen Platte über, da da ja keine Elektronen mehr sind. --> Es entsteht ein elektr. Feld.
Naja und mit diesem Vorgang kann ich im Prinzip einen Kondensator aufladen mit einer Ladung Q, die sich eben durch Q=C*U berechnen lässt. Man legt eine Spannung U an und abhängig vom der Kapazität C des Kondensators, kann ich eine Ladung Q "aufladen".
Ist doch richitig so oder?
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 10. Apr 2016 17:57 Titel: |
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Kann mir wer weiterhelfen bitte?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Apr 2016 15:00 Titel: |
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Wozu brauchst Du denn jetzt noch Hilfe? Es ist doch schon alles gesagt.
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 12. Apr 2016 01:15 Titel: |
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Naja ML meinte ich soll mir das Skript nochmals angucken, da ich anscheined etwas falsches gesagt habe und dann hab ich das wiedergegeben, was im Skript stand so aus dem Kopf und jetzt möcht ich wissen, ob das stimm, was ich vorher geschrieben habe bitte.
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Random
Anmeldungsdatum: 25.01.2016
Beiträge: 42
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| Random Verfasst am: 13. Apr 2016 00:22 Titel: |
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In meinem Skript kommt gar nichts über Polarisierung oder Influenz vor, dass ist sehr mager gehalten.
Darum frage ich jetzt hier:
Im Dielektrikum gibts ja pro so Atom oder so einen Dipolmoment und da sind halt die Minus-teilchen links und die pos. Teilchen rechts. Also ensteht da ein E-Feld entgegen gesetzt zum anderen E-feld von Platte zu Platte.
Aber wie kann ich jetzt dieses D-Feld einzeichnen, oder einordnen?
Im Vakuum ist E- und D-Feld gleich groß, aber wie ist es denn im Dielektrikum?
Also das E-Feld wird geschwächt von Platte zu Platte, da ja ein anderes E-Feld in Gegenrichtung ensteht durch Dipolmomente, Polarisiation etc., vermute ich mal.
Aber was genau ist dann das D-Feld? Eben dieses umgedrehte Feld?
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 13. Apr 2016 23:00 Titel: |
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Hallo,
| Random hat Folgendes geschrieben: |
Im Dielektrikum gibts ja pro so Atom oder so einen Dipolmoment und da sind halt die Minus-teilchen links und die pos. Teilchen rechts. Also ensteht da ein E-Feld entgegen gesetzt zum anderen E-feld von Platte zu Platte.
Aber wie kann ich jetzt dieses D-Feld einzeichnen, oder einordnen?
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Es gilt
In  gehen alle Ladungen ein. In  gehen die (im Dielektrikum) gebundenen Ladungen ein. In  gehen die freien Ladungen (auf den Kondensatorplatten) ein.
Viele Grüße
Michael
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