Energie im Plattenkondensator

gloriaiskra · Anmeldungsdatum: 09.05.2016 Beiträge: 15

Liebes Forum,

Beim Durchlesen verschiedener Artikel über Plattenkondensatoren ist bei mir eine Frage entstanden:
Wenn ein Plattenkondensator aufgeladen ist, und er von der Spannungsquelle getrennt ist, hat er elektrische Energie in dem elektrischen Feld zwischen den Platten gespeichert.
Wenn ich nun ein Elektron in dieses Feld "setze", es sich durch das Feld bewegen lasse, und bevor es auf die positiv geladene Platte trifft wieder aus dem Feld entferne, verliert das Feld dann Energie?

Ich habe versucht, das mit dem Gravtiationsfeld der Erde zu vergleichen, bin aber damit nicht sehr weit gekommen.

Vielen Dank für die Antworten!

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5870

Das Feld verliert keine Energie. Die Feldenergie hängt nur ab von der Geometrie des Kondensators und seiner Ladung.

Ich denke, man muss hier beachten:
-Da die Platten endlich sind, ist das Feld nicht homogen und fällt ausserhalb der Platten nicht sprunghaft auf 0. Man kann deshalb das Elektron nicht ohne weiteres in den Kondensator bringen und wieder herausnehmen, ohne Arbeit zu leisten.
-Das Ganze ist kein abgeschlossenes System. Bleibt der Kondensator während der Beschleunigung des Elektrons in Ruhe, so muss auch von aussen eine Kraft auf ihn wirken.

gloriaiskra · Anmeldungsdatum: 09.05.2016 Beiträge: 15

Vielen dank erstmal für die Antwort.

Aber woher kommt die Energie dann? irgendetwas muss ja die Energie aufbringen, die dann in kinetische Energie umgewandelt wird (während der Bewegung)?

Auf dieser Seite hier:
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/arbeit-und-energie-im-elektrischen-feld

wird im Abschnitt "Energie im elektrischen Feld" auch beschrieben, dass sich die Feldenergie verringern würde (letzter Satz in dem Abschnitt)

Vielen Dank nochmal für die Antworten!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Der Artikel ist an mehreren Stellen fragwürdig. Wenn laut diesem Artikel bei der Bewegung einer Ladung in Feldrichtung die dabei aufgenommene kinetische Energie dem Feld entnommen, die Feldenergie also kleiner wird, bei der Bewegung gegen die Feldrichtung die Feldenergie aber nicht größer, sondern die potentielle Energie der Ladung, dann bleibt unerklärt, warum bei den beiden Bewegungsrichtungen der Mechanismus des Energieaustauschs unterschiedlich sein soll. Tatsächlich verringert sich bei der Bewegung in Feldrichtung die potentielle Energie der Ladung und wird in kinetische Energie umgewandelt. Diesen Mechanismus kennst Du auch aus dem Gravitationsfeld. Die im Kondensator gespeicherte Energie bleibt unverändert.

Dass der Autor dieses Artikels nicht so ganz auf der Höhe ist, zeigt sich an einem anderen Beispiel. Er erklärt, dass die von der Ladung im homogenen Feld aufgenommene Energie gerade q*U ist,

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5870

Ich wollte mich sowieso nochmals kurz melden. Ein wichtiger Punkt ist, dass das elektrische Feld des Kondensators konservativ ist. Das gilt auch für den Raum ausserhalb des Kondensators. Nehmen wir z.B. an, Du nimmst ein Elektron von einem Punkt P weit ausserhalb des Kondensators und bringst dieses in den Kondensator. Dort wird es beschleunigt, und die kinetische Energie werde irgendwie gewonnen und gespeichert. Anschliessend wird das Elektron an den Ausgangspunkt P zurückgebracht. Um dies zu tun, muss aber von aussen eine Arbeit aufgewendet werden, die genau der gewonnenen kinetischen Energie entspricht.

Zur Feldenergie: ich denke auch, es ist, wie GvC schreibt. Die Feldenergie nimmt nur ab, wenn man das Feld des Elektrons einbezieht. Man könnte auch ein Elektron der negativ geladenen Platte nehmen und zur positiv geladenen Platte führen. Dann müsste die Feldenergie (Kondensator plus Elektron) linear abnehmen, bis das Elektron die positive Platte erreicht hat. Der Kondensator hat nun eine tiefere Ladung und geringere Feldenergie.