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Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 17:59    Titel: Kapazität Antworten mit Zitat

Hey!!!

Wir haben momentan in der Schule Kondensatoren dran und eigentlich bin ich gut in Physik. Aber dieses Thema scheint echt ziemlich unverständlich zu sein. Ich schaffe es nicht ein intuitives Verständniss zu erlangen.

Unser Lehrer hat einen Kondensator an eine Stromquelle angeschlossen, Widerstand dazwischen, so weit so gut.

Der Kodensator lädt sich auf. Wie funktioniert das Aufladen genau?

Fließen die Ladungen zwischen den Kondensatorplatten?

Wir haben nun die Gleichung:

C = QU

kennengelernt.

Wie kann das sein? Irgendwann ist der Kodensator doch (fast) voll und lädt sich entweder gar nicht oder immer langsamer auf. Aber laut dieser Formel könnte ich das Ding ja ewig aufladen...

Einige Zeit später:

Die Kapazität steigt dadurch, dass wir ein Dieelektrikum zwischen die Kodensatorplatten legen. Wie ist das zu erklären?

Vielen Dank!
Niclas
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 16. Feb 2018 18:26    Titel: Antworten mit Zitat

Zu deiner ersten Frage:

Der Kondensator lädt sich auf, in dem von der Stromquelle die Elektronen auf die Platte fließen, die an den negativen Pol der Energiequelle angeschlossen ist. Dadurch entsteht ein Elektronenüberschuss an der einen Platte und ein Elektronenmangel an der anderen. Aufgrund der räumlich-getrennten Ladungsdifferenz entsteht die Spannung zwischen den Kondensatorplatten.

Zur zweiten Frage:

Die Kapazität definiert, was der Kondensator an Ladung aufnehmen kann und ist vorerst Kondensatorabhängig. Die Kondensatoraufladung verläuft exponentiell, also, wie du richtig gesagt hast, nähert sich die Ladung des Kondensators einer Asymptoten, der maximalen aufnehmenbaren Ladung. Bei uns kam das auch erst etwas später im Unterrichtsverlauf, also will ich nicht vorweggreifen mit der Gleichung dafür.

Zur dritten Frage:

Da muss ich dir gestehen bin ich nicht ganz sicher. Was ich vermute ist, dass das Dielektrikum die Spannung zwischen den Kondensatorplatten verringert. Zudem wird es auch durch die Gleichung beschrieben, die dir womöglich ein paar Fragen beantwortet:



Das steht für die Permittivitätszahl, beschreibt also welches Material sich zwischen den Platten befindet. beschreibt die elektrische Feldkonstante, A die Fläche der Platte des Kondensators und d den Abstand der Platten.

Je höher also die Permittivitätszahl, desto größer ist auch die Ladung die bei gleicher anliegender Spannung aufgenommen werden kann (=höhere Kapazität). Das kannst du feststellen, indem du die Kapazitätsgleichung die du angegeben hast mit der gleichsetzt die ich angegeben habe und nach U oder Q umformst.

Ich hoffe ich konnte etwas helfen, bin auch noch Schüler.

Beste Grüße
elbilo smile


Zuletzt bearbeitet von elbilo am 17. Feb 2018 00:10, insgesamt 4-mal bearbeitet
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 18:40    Titel: Antworten mit Zitat

Hey,

danke erstmal für deine Antworten.Willkommen

Die Antwort auf die 1. Frage kommt mir relativ einsichtig vor. Da hätte ich auch selbst drauf kommen können... LOL Hammer
Zur zweiten Frage:

Zitat:
Die Kondensatoraufladung verläuft exponentiell, also, wie du richtig gesagt hast, nähert sich die Ladung des Kondensators einer Asymptoten, der maximalen aufnehmenbaren Ladung.


Das ist ja das Ding: Offensichtlich ja nicht, oder?
Die Ladung nimmt über die Zeit proportional zu, oder nicht(wenn man von einer konstanten Spannung spricht) ? Ich meine das sagt die Gleichung:



Allerdings höre ich auch, aus externer Quelle, dass die Spannung innerhalb des Stromkreises immer größer bzw. kleiner wird. Das verstehe ich nicht, stimmt das? Was passiert mit der Ladung über Zeit?
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 16. Feb 2018 19:06    Titel: Antworten mit Zitat

Die Gleichung hat nichts mit dem Aufladen des Kondensators zutun. Sie gibt lediglich an, was der Kondesator an Ladung zu einer bestimmten Spannung aufnehmen kann. Die Kondensatorkapazität hängt stark von der Plattenfläche und von dem Plattenabstand ab (siehe obere Formel).

Die Formel für das Aufladen des Kondensators sieht so aus:



Anhand des Verlaufs des Graphen der Funktion U(t) sieht man, dass die Spannung zuerst schnell steigt und dann immer langsamer steigt, bis sie sich einem Maximalwert nähert. Dies liegt daran, dass sobald ein geringer Ladungsunterschied vorhanden ist, das elektrische Feld gegen die weitere Ladungsaufnahme wirkt. Das bedeutet, je höher die Spannung zwischen den Kondensatorplatten ist, desto schwerer ist es, weitere Elektronen, also Ladungen, auf die negativ geladene Platte zu bringen. Die Ladung nimmt mit der Zeit zu, bei gleichbleibender Kondensatorkapazität und höherer angelegter Spannung kann der Kondensator weniger Ladung aufnehmen, das sagt uns die Formel die du uns angegeben hast. Die Spannung am Kondensator nähert sich exponentiell der angelegten Spannung, die Steigung nimmt also mit der Zeit ab. Daraus folgt auch, dass die Stromstärke am Anfang des Aufladevorgangs am höchsten ist und mit der Zeit exponentiell abnimmt.

Die Formel für die Stromstärke beim Aufladevorgang verdeutlicht das:



Wenn du nun I(t) von t0 zu einem beliebigen Zeitpunkt t1 zur Zeit intergrierst, dann erhältst du die aufgenommene Ladung.

Ich hoffe das konnte dir weiterhelfen.

Beste Grüße
elbilo


Zuletzt bearbeitet von elbilo am 17. Feb 2018 00:13, insgesamt 3-mal bearbeitet
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 19:14    Titel: Antworten mit Zitat

elbilo hat Folgendes geschrieben:
Die Gleichung hat nichts mit dem Aufladen des Kondensators zutun. Sie gibt lediglich an, was der Kondesator an Ladung zu einer bestimmten Spannung aufnehmen kann. Die Kondensatorkapazität hängt stark von der Plattenfläche und des Plattenabstands ab.

Die Gleichung für das Aufladen des Kondensators sieht so aus (du brauchst dafür allerdings grundlegendes Wissen von e-Funktionen):



Anhand des Verlaufs des Graphen der Funktion U(t) sieht man, dass die Spannung zuerst schnell steigt und dann immer langsamer steigt, bis sie sich einem Maximalwert nähert. Dies liegt daran, dass sobald ein geringer Ladungsunterschied vorhanden ist, das elektrische Feld gegen die weitere Ladungsaufnahme arbeitet. Das bedeutet, je höher die Spannung zwischen den Kondensatorplatten ist, desto schwerer ist, weitere Elektronen, also Ladungen, aufzunehmen. Die Ladung nimmt mit der Zeit zu, bei gleichbleibender Kondensatorkapazität und höherer angelegter Spannung kann der Kondensator weniger Ladung aufnehmen, das sagt uns die Formel die du uns angegeben hast. Die Spannung am Kondensator nähert sich exponentiell der angelegten Spannung, die Steigung nimmt also mit der Zeit ab. Daraus folgt auch, dass die Stromstärke am Anfang des Aufladevorgang am höchsten ist, und mit der Zeit exponentiell abnimmt.

Formel für die Stromstärke beim Aufladevorgang:



Ich hoffe das konnte dir weiterhelfen.

Beste Grüße
elbilo


Also ,dass du mir sagst, dass ich grundlegendes Wissen um die e-Funktion benötige, ist ja schon etwas beleidigend Hammer

Okay, ich glaube ich beginne langsam alles zu verstehen(schaue gerade vieles auf YT, dennoch muss ich eine ganz einfache Verständnisfrage loswerden:

Der Stromfluss wird erklärt dass Ladungsträger vom Minuspol zum Pluspol wandern. Wenn aber dieses Stromkreis aber geöffnet ist, wie können dann noch Ladungen fließen ? Wieso fließen immer weniger Ladungen? Warum die Spannung abnimmt, ist ja logisch...
elbilo



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Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 16. Feb 2018 19:22    Titel: Antworten mit Zitat

So war das nicht gemeint! Zu dem Zeitpunkt, als wir den Kondesator in Physik hatten, hatten wir noch keine e-Funktionen in Mathe, was das Verständnis etwas erschwert hatte. Darum weiß ich ja nicht, in wie weit du dich damit auskennst.

Die Stromstärke ist die Ladung differenziert zur Zeit, also:



Das heißt also, dass uns die Stromstärke sagt, wie viel Ladung pro Zeiteinheit durch einen Querschnitt fließen.

Es ist wie du auch sagst kein geschlossener Stromkreis, nur verteilen sich die Elektronen der Stromquelle auf die Platte, die an den negativen Pol der Stromquelle angeschlossen ist. Den Pluspol erreichen sie ja nicht, darum bildet sich ja auch eine Spannung am Kondensator, da die Elektronen der am Pluspol geschlossenen Platte zur Stromquelle hin, und die Elektronen der Stromquelle zur Platte gehen, die an den negativen Pol der Stromquelle geschlossen ist.

Beste Grüße
elbilo
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 19:27    Titel: Antworten mit Zitat

War ja auch nur ein Witz ;D

Das weiß ich, aber warum fließen denn immer weniger Ladungen hinüber?

Gruß
Niclas


Zuletzt bearbeitet von Feeder am 16. Feb 2018 19:34, insgesamt einmal bearbeitet
elbilo



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Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 16. Feb 2018 19:33    Titel: Antworten mit Zitat

Hab den vorigen Post nochmal editiert, wenn du es noch nicht gesehen hast. Egal, nochmal:

Angenommen, die Linke Platte ist mit dem negativen Pol einer Stromquelle geschlossen und die Rechte Platte an den positiven Pol. Schaltet man die Stromquelle an, oder verbindet die Stromquelle mit den Platten, dann werden ja die Elektronen der rechten Platte, die ja in gleicher Anzahl wie die positiven Ladungen vorhanden sind, zum positiven Pol der Stromquelle gezogen. Nun befindet sich ja schon eine Ladungsdifferenz an den Platten. Die Elektronen der Stromquelle wollen ja nun zur positiv geladenen Platte, bewegen sich ja also zur linken Platte, da sie der positiven Platte dort am nähesten sind, und das solange, bis die Spannung am Kondensator der Spannung an der Stromquelle entspricht.

Beste Grüße
elbilo
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 19:40    Titel: Antworten mit Zitat

PUHH,

jetzt habe ich es gerafft. Ich Volldepp...
Muss das Erlernte erstmal sacken lassen!

Danke für deine Hilfe Willkommen
Niclas
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 16. Feb 2018 19:40    Titel: Antworten mit Zitat

Du hattest ja deine Frage nochmal überarbeitet:

Das E-Feld wirkt der weiteren Ladungsaufnahme entgegen. Da das E-Feld mit mehr Ladung immer stärker wird, wird auch das dazutun einer Ladung immer schwerer, da immer mehr Energie aufgebracht werden muss, um ein Elektron zu mehreren Elektronen dazu zupacken; gleiche Ladungen stoßen sich ab.

Kein Problem, es ist anfänglich auch schwer das ganze zu verstehen. Bei weiteren Fragen meld dich ruhig.

Einen schönen Abend und beste Grüße
elbilo


Zuletzt bearbeitet von elbilo am 17. Feb 2018 00:19, insgesamt einmal bearbeitet
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 16. Feb 2018 19:43    Titel: Antworten mit Zitat

elbilo hat Folgendes geschrieben:
Das E-Feld wirkt der weiteren Ladungsaufnahme entgegen. Da das E-Feld mit mehr Ladung immer stärker wird, wird auch das dazutun einer Ladung immer schwerer, da immer mehr Energie aufgebracht werden muss, ein Elektron zu mehreren Elektronen dazu zupacken; gleiche Ladungen stoßen sich ab.


Das mit dem Feld ist logisch! Danke dir!
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 17. Feb 2018 21:24    Titel: Antworten mit Zitat

So nachdem ich das etwas nachgedacht habe, stellen sich 2 neue Fragen:

Wenn ich einen Kondensator auflade, fließen Elektronen von der Spannungsquelle in die Platte(links). Auf der Seite(rechts) mit dem vermeintlichen Elektronenmangel lässt sich dennoch ein Stromfluss messen: Wieso?

Was passiert zwischen den Platten?

Wenn ich einen Kondensator auflade und dann kurzschließe ist er dann elektrisch vollkommen neutral...

Danke
Suchty
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 17. Feb 2018 21:57    Titel: Antworten mit Zitat

1. Frage:
Du sagst es doch selber, Elektronen bewegen sich in einem bestimmten Zeitraum => Stromfluss. Die Platte mit dem Elektronenmangel hat doch nur einen Elektronenmangel, da der positive Pol der Spannungsquelle die Elektronen der Platte abzieht.

2. Frage:
Nachdem der Kondensator vollständig aufgeladen ist, entsteht ja eine negativ geladene und eine positiv geladene Platte. Zwei entgegengesetzte, räumlich getrennte Ladungen, bzw die Differenz des Coulombpotentials an den Platten definiert die Spannung zwischen den Platten. Es bildet sich also ein elektrisches, homogenes Feld zwischen den Platten. Ansonsten kann da ja nicht viel passieren (?).

3. Frage:
Ja, die Ladungen würden sich neutralisieren, wenn die Platten für einen genügend großen Zeitraum mit einander verbunden sind.

Wenn noch Fragen auftauchen, fragen!

Gruß
elbilo
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 19. Feb 2018 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

Sorry, bin im Urlaub und kann nicht immer antworten.

Angenommen, die Platten seien getrennt von der Stromquelle und nicht kurz geschlossen, dann würden sie sich doch trotzdem entladen, weil ja Elektronen zwischen den Platten bewegen. Die Spannung die zwischen dieser Platte wirkt ist konstant. müsste aber mit zunehmender Zeit abnehmen, da sich die Ladungen neutralisieren. Wie berechne ich nun die Arbeit die verrichtet wird, (die Spannung nimmt ab.)


Suchty
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 19. Feb 2018 17:28    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn du die Stromquelle abnimmst und die Platten nicht miteinander verbunden sind dann bewegen sich auch keine Ladungen.. der Kondensator bleibt geladen.

Für die Arbeit gilt im allgemeinen (angenommen Fel sei konstant und habe permanent die gleiche Richtung) :



Gruß
elbilo
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 19. Feb 2018 18:57    Titel: Antworten mit Zitat

Das erscheint mir aber unlogisch; ein von der spannungsquelle getrennter Kondensator hat auf der geladenen Seite einen Elektronenüberschuss, auf der anderen einen Elektronenmangel.

Genau wie im Fall, dass er angesteckt ist.
Wieso sollte sich der Kondensator nicht entladen.
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 19. Feb 2018 20:06    Titel: Antworten mit Zitat

Warum sollte er sich denn entladen?

Die positive Platte bleibt doch positiv geladen und die negative negativ geladen. Wenn du die nicht verbindest, warum sollte dann Strom fließen ?
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 19. Feb 2018 22:15    Titel: Antworten mit Zitat

Die alleinige Kraft zwischen den Platten sollte die Elektronen dazu bewegen, zu den Ladunsmangel zu fließen, bei einem getrennten Kondensstor gerecht ja schließlich eine Spannung.

Ich meine wenn die Platte an eine spannungsquelle angeschlossen sind Wandern Elektronen ja auch durch das Dielektrikum...
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 20. Feb 2018 13:29    Titel: Antworten mit Zitat

Nein! Da hast du was missverstanden!! Die Elektronen können sich doch nicht einfach aus der Platte lösen und zu anderen fliegen. Die Elektronen sind in der Platte gebunden, sie können der Platte nicht einfach im Kondensator entweichen.

Gruß
elbilo
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 20. Feb 2018 15:07    Titel: Antworten mit Zitat

Wie kommt dann die Spannung zwischen den Kondensatorplatten zustande.
Sie ist ja: W/Q

Wenn dort aber keine Ladungen existieren, kann es auch keine Spannung gegen.
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 20. Feb 2018 17:38    Titel: Antworten mit Zitat

Was ist denn Spannung ?

Spannung entsteht (ganz allgemein ausgedrückt), wenn zwei Ladungen räumlich getrennt sind. Das hat erstmal nichts mit der Formel da zutun die du angegeben hast, sondern ist lediglich räumlich getrennte Ladung. Wenn sie nicht räumlich getrennt sein würden, dann würden sie sich anziehen und die Spannung würde mit kleinerem Abstand sinken. Spannung entsteht im Kondensator also dadurch, dass es eine positiv geladene und eine negativ geladene Platte gibt, dessen Ladung räumlich getrennt sind und es keiner Verbindung zwischen den Platten gibt, sonst gäbe es ja keine Spannung.

Jetzt verstanden?

Gruß
elbilo
max5588



Anmeldungsdatum: 17.02.2017
Beiträge: 35

Beitrag max5588 Verfasst am: 20. Feb 2018 19:24    Titel: Antworten mit Zitat

Zu deiner dritten Frage:
Durch ein Dielektrikum im Kondensator werden die Atome des verwendeten Stoffs polarisiert. Es entsteht ein elektrisches Feld im Dielektrikum, das gegen das E-Feld des Kondensators gepolt ist und dieses schwächt. Damit nimmt auch U ab. Und aufgrund C=Q/U nimmt die Kapazität zu.
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 23. Feb 2018 10:47    Titel: Antworten mit Zitat

elbilo hat Folgendes geschrieben:
Was ist denn Spannung ?

Spannung entsteht (ganz allgemein ausgedrückt), wenn zwei Ladungen räumlich getrennt sind. Das hat erstmal nichts mit der Formel da zutun die du angegeben hast, sondern ist lediglich räumlich getrennte Ladung. Wenn sie nicht räumlich getrennt sein würden, dann würden sie sich anziehen und die Spannung würde mit kleinerem Abstand sinken. Spannung entsteht im Kondensator also dadurch, dass es eine positiv geladene und eine negativ geladene Platte gibt, dessen Ladung räumlich getrennt sind und es keiner Verbindung zwischen den Platten gibt, sonst gäbe es ja keine Spannung.

Jetzt verstanden?

Gruß
elbilo


Ich muss gestehen, Ich verstehe das nicht.
Wenn man einen Kondensator mit 10V an der Spannungsquelle auflädt, dann entsteht eine Ladungsdifferenz von: C*10V = Q

Siehe:
https://m.youtube.com/watch?v=qfqEAEreMHE

Diese Spannung ist aber auch die; die nach vollständigen Aufladen zwischen den Kondensatoren wirkt.

Nun schließt man den Kondensator von der Stromquelle ab und nähert die beiden Platten an; der Abstand wird geringer. Die Spannung sinkt. Die Ladungen können nicht abfließen.
Soweit Richtig?

Hier aber mein Problem: Irgendwann sind aller verfügbaren Ladungen in einem Kondensator vollständig getrennt, wenn er mit ausreichend großen Spannungen aufgeladenen wird. Die Gleichung C = QU kann für ausreichend große Spannungen nicht gelten.

————————————————————————————————————————

Nun haben wir aber die Arbeit eines Kondensators behandelt:

Und die ist während des Aufladens:

W = 0.5*C*U*U

Und nach dem Aufladen:

W = C*U*U

Von welcher Arbeit wird hier gesprochen, ich meine wenn der Kondensator erstmal aufgeladen ist wird doch keine Arbeit mehr verrichtet?

Gruß
Suchty
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2018 10:57    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:
Nun haben wir aber die Arbeit eines Kondensators behandelt:

Und die ist während des Aufladens:

W = 0.5*C*U*U

Und nach dem Aufladen:

W = C*U*U

Von welcher Arbeit wird hier gesprochen, ...


Die Arbeit, die von der Spannungsquelle bis zur kompletten Aufladung geliefert wird, ist



Die im Kondensator gespeicherte Energie ist dann



Dabei ist U die Spannung der Spannungsquelle.

Die Hälfte der von der Quelle gelieferten Energie wird im Ladewiderstand in Wärme umgesetzt.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2018 11:08    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:
Irgendwann sind aller verfügbaren Ladungen in einem Kondensator vollständig getrennt, wenn er mit ausreichend großen Spannungen aufgeladenen wird.


Eine so hohe Spannung, dass auf einer Platte überhaupt keine Elektronen mehr vorhanden sind, kannst Du gar nicht erzeugen. Bereits lange vorher wird die Durchschlagfestigkeit des Dielektrikums zwischen den Platten überschritten.
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 23. Feb 2018 11:39    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Feeder hat Folgendes geschrieben:
Nun haben wir aber die Arbeit eines Kondensators behandelt:

Und die ist während des Aufladens:

W = 0.5*C*U*U

Und nach dem Aufladen:

W = C*U*U

Von welcher Arbeit wird hier gesprochen, ...


Die Arbeit, die von der Spannungsquelle bis zur kompletten Aufladung geliefert wird, ist




Die im Kondensator gespeicherte Energie ist dann



Dabei ist U die Spannung der Spannungsquelle.
Die Hälfte der von der Quelle gelieferten Energie wird im Ladewiderstand in Wärme umgesetzt.


Wie kommt dieser Wirkungsgrad zustande?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2018 13:57    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:
Wie kommt dieser Wirkungsgrad zustande?


Hab' ich doch beschrieben, oder nicht? Der Ladestrom verursacht im Ladewiderstand Verluste. Also muss die im Kondensator gespeicherte Energie kleiner sein als die von der Quelle gelieferte.

Vermutlich willlst Du wissen, wie man das genau berechnet. Das geht mit Hilfe der Strom-/Spannungsbeziehung am Kondensator:



Und die Energie wird allgemein berechnet mit



An der Quelle ist die Spannung konstant u=U. Deshalb ist die Quellenenergie



(Die Grenzen beim Spannungsintegral ergeben sich aus der Tatsache, dass zum Zeitpunkt t=0 die Spannung u=0 und nach unendlich langer Zeit u=U ist.)

Am Kondensator sind Strom und Spannung zeitabhängig. Deshalb ist die Kondensatorenergie

Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 23. Feb 2018 16:45    Titel: Antworten mit Zitat

Gut dass ich das mal gesehen habe!

Kannst du mir eine Antwort auf meine letzte Frage geben:

Wie kann es sein dass wenn ein Kondensator keine unendliche Ladung besitzen kann, die Gleichung Q = CU gilt.
Demnach könnte man die Ladung ins Unendliche treiben, indem man die Spannung erhöht?
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2424

Beitrag ML Verfasst am: 23. Feb 2018 17:35    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:

Wie kann es sein dass wenn ein Kondensator keine unendliche Ladung besitzen kann, die Gleichung Q = CU gilt.
Demnach könnte man die Ladung ins Unendliche treiben, indem man die Spannung erhöht?

Man könnte die Ladung hochtreiben, hat es aber offensichtlich nicht gemacht, denn laut Voraussetzung besitzt der Kondensator keine unendliche Ladung.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2018 18:43    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:
Wie kann es sein dass wenn ein Kondensator keine unendliche Ladung besitzen kann, die Gleichung Q = CU gilt.


Das hab' ich bereits gesagt: Du kannst Die Spannung nur so hoch treiben, dass das Dielektrikum nicht durchschlägt, also nur so weit bis die Durchschlagfeldstärke erreicht ist. Dann hast Du aber nur einen sehr, sehr geringen Anteil aller beweglichen Ladungsträger (Elektronen) von einer Elektrode zur anderen verschoben.

Was an dieser Stelle mal erwähnt werden muss: Wenn von einer Kondensatorladung gesprochen wird, dann handelt es sich um den Betrag der von einer Platte zur anderen verschobenen Ladung, also um den Betrag der negativen bzw. positiven Überschussladung, nicht um die Gesamtheit aller in einer Platte befindlichen beweglichen Ladungsträger. Die gesamte (theoretisch) verschiebbare Ladung, also die Gesamtheit aller in einer Elektrode befindlichen Elektronen ist selbst bei sehr dünnen Elektroden von beispielsweise 1µm dicken Platten um mindestens 8 bis 9 Zehnerpotenzen größer als die von der durch die Durchschlagfestigkeit begrenzten angelegten Spannung verschobene Ladung.
Feeder



Anmeldungsdatum: 05.04.2015
Beiträge: 142

Beitrag Feeder Verfasst am: 23. Feb 2018 19:24    Titel: Antworten mit Zitat

Sorry, Ich hatte deinen Post überlesen. Macht Sinn!!!
Eine letzte Frage:

Wann kommt es zu einem Durchschlag? Wann ist die Durchschlagsfeldstärke erreicht.

Gruß Niclas
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2018 19:29    Titel: Antworten mit Zitat

Feeder hat Folgendes geschrieben:
Wann kommt es zu einem Durchschlag?


Wenn die Durchschlagfestigkeit des Dielektrikums überschritten wird. Bei Polyethylen ist die (stark vom beanspruchten Volumen abhängige) Durchschlagfeldstärke beispielsweise etwa 100kV/mm. Aus Sicherheitsgründen wird eine Polyethylenisolierung aber nie höher als 5 bis maxímal 10kV/mm beansprucht. Luft hat eine Durchschlagfestigkeit von etwa 3kV/mm.

Beispiel: Bei einem Plattenabstand von 1mm in Luft ist die Durchschlagfestigkeit bei einer Spannung von 3kV erreicht.
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