Energieänderung im Plattenkondensator

Charly12 · Anmeldungsdatum: 20.12.2017 Beiträge: 12

Betrachtet wird ein Plattenkondensator mit A, d,

Dieser ist an einer Spannungsquelle angeschlossen. Aufgrund der auftretenden elektrischen Kräfte wird der Plattenabstand auf d* reduziert.

In der Lösung wird dann erklärt, dass beim Bewegen der Platten Energie in mechanischer Form verloren geht. Die Batterie würde diese Energie jedoch wieder ersetzen. Insgesamt bliebe die Energie des Kondensators gleich.

Wenn man sich aber die Energie vom Kondensator anschaut mit

müsste die Energie im Kondensator ja eigentlich größer werden?
grübelnd

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Charly12 · Anmeldungsdatum: 20.12.2017 Beiträge: 12

Ich schreib auch nochmal den Orginaltext der Aufgabenstellung rein mit den anderen Teilaufgaben (wobei ich die lösen konnte)

Aufgabe 1

a) Mit welcher Kraft zeiehen sich Platten eines idealen Plattenkondensator mit Fläche A bei 1kV Sannung und einem Abstand von 1mm in Luft an? Wie groß ist die Flächenladungsdichte

b) wie groß ist

, wenn Kondensator nach erfolgreicher Aufladung von Batterie getrennt wird und mit Petrolum gefüllt wird

c) wie groß ist

wenn man den Kondensator erst mit Petroleum füllt und dann lädt.

d) Wie groß sind die Energiedichten

Ergebnis:

e) wie groß ist die Energiedichte

in den drei Fällen, wenn sich die Platten infolge der auftretenden elektrischen Kräfte auf den Abstand von 0.9mm genähert haben?

Ergebnis:

f) Woher stammt in den drei Fällen die Energie, die nötig ist, um den Plattenabstand um 0.1 mm zu verringern?

Originalantwort von f)

Im ersten und letzten Fall liefert die Btterie diese Energie. Beim Bewegen der Platten geht Energie in mechanischer Form verloren, wird jedoch durch die Batterie wieder ersetzt. Die Energie des Kondensator bleibt gleich:

und

.

Beim 2. Fall geht die Energie verloren --> das elektrische Feld verliert Energie, die in mech. Energie umgewandelt wird.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ich habe jetzt knapp 2 Tage lang an Deiner Aufgabe und ihrer Lösung herumgerätselt und weiß, ehrlich gesagt, nicht einmal, ob ich überhaupt verstanden habe, was Da in der Aufgabe verlangt und in der Lösung gemacht und begründet wurde. Eines ist jedenfalls sicher: In den Fällen mit angeschlossener Spannungsquelle wird der Energieinhalt des Kondensators, anders als in der Musterlösung behauptet und "begründet", bei Abstandsverringerung größer. Denn die Quelle liefert doppelt so viel Energie nach wie in mechanische Energie umgewandelt wurde.

Vielleicht rührt mein Unverständnis und meine Verwirrung auch daher, dass in der Aufgabe ganz seltsame Definitionen gemacht werden. Nun kann man natürlich immer irgendwelche Definitionen machen und muss sich anschließend an diese Definitionen halten. Dies aber für (Fach-)Begriffe zu tun, die normalerweise ganz anders definiert sind, ist schon mehr als grenzwertig. So wird beispielsweise die Flächenladungsdichte, die eigentlich Q/A ist, hier als F/A definiert, was eigentlich eine Energiedichte wäre; und deshalb musste auch die Energiedichte anders (W/A) definiert werden, obwohl sie normalerweise als W/V (Energie pro Volumen) und nicht als W/A (Energie pro Fläche) definiert ist.

Vielleicht bin ich ja tatsächlich zu doof dafür, dann wäre ich für eine Entwirrung durch andere Forenteilnehmer sehr dankbar.