Wechselstromlehre

JULES38 · Anmeldungsdatum: 23.08.2019 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo, ich muss folgende Aufgabe für die schule lösen:
Ein Kondensator der Kapazität C = 22 ?F wird über (als widerstandslos anzuse-
hende) Kabel an eine Wechselspannungsquelle mit der Spitzenspannung U0 = 24 V
und einer Frequenz f = 100 Hz angeschlossen.
a) Welcher Spitzenstrom I0 und welcher Effektivstrom Ieff fließen ?durch? den
Kondensator?
b) Wieso wurde das Wort ?durch? in Teil a) in Anführungszeichen gesetzt? Bitte
begründen Sie dies!
c) Welche Frequenz f1 müsste die Spannungsquelle haben, damit der Effek-
tivstrom eine Stärke von Ieff = 150 mA erreicht?

Meine Ideen:
Für Aufgabe 1a) habe ich als Lösungen I0= 0,33A und Ieff=0,23A
Bei Aufgabe 2b) weiß ich nun nicht was die Erklärung ist.

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

a) ist richtig.

zu b): Was sind denn die Teile eines Kondensators und wie sieht es mit ihrer elektrischen Leitfähigkeit aus? Warum fließt in den Leitungen trotzdem ein Strom?

JULES389 · Gast

Also ein Kondensator besteht ja aus zwei Platten die isoliert sind. Die Ladung transportiert die elektrische Energie zwischen den Platten. Die müssen erst geladen sein, damit diese den Strom weiterleiten.
Der Strom fließt also nicht "durch" sondern wird übertragen zwischen den Platten?

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

Richtig, die Platten sind voneinander isoliert. Durch das isolierende Dielektrikum hindurch fließt also kein Strom.

Die Platten leiten auch keinen Strom weiter (?), aber wie du schreibst, werden sie zunächst geladen. Dazu fließt ein Ladestrom. Würden wir eine Gleichspannung verwenden, würde nur eine sehr kurze Zeit dieser Strom fließen, der Kondensator wäre dann geladen und das war's.

Nun wird hier aber eine Wechselspannung verwendet. Was passiert da?

JULES3898 · Gast

Also erstmal danke für die Hilfe bisher.

Der Kondensator wird beim Wechselstrom immer wieder geladen und entladen von der einen Platte zur anderen, also fließt der Strom nicht durch die Platten sondern vom der einen zur anderen Seite? Also immer dorthin wo ein Ladungsmangel herrscht?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ein Strom kann doch nur fließen, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Was passiert zwischen den Kondensatorplatten? Fließt da kein Strom?

Jules98 · Gast

Also zwischen den Kondensatorplatten ist ein elektrisches Feld das die elektrische Energie aufnehmen kann. Beim Gleichstrom kommt die Energie die ganze Zeit und die Kapazität des Kondensators ist ausgeschöpft. Beim Wechselstrom kommt sie in Wellen, daher kann er sich immer auf- und entladen?

Nobby1 · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 1548

Nein, der Einschaltstrom kommt nur durch die Ladungstrennung zustande

Siehe hier

http://www.elektronikinfo.de/strom/kondensatorstromkreis.htm

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ob Gleichstrom im Einschaltvorgang oder Wechselstrom, fleßt nun ein Strom zwischen den Kondensatorplatten oder nicht?

Jules93 · Gast

Durch den Kondensator fließen keine Elektronen wie es beim elektrischen Stromfluss ist. Die Stromweiterleitung entsteht durch die wechselnden Spannungsverhältnisse der Platten, ist das dann so.

Nobby1 · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 1548

Ja, es ist ein Laden und Entladen der Platten und Polaritätswechsel.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8582

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18067

Ein klassischer Fall von Begriffsverwirrung.

Wenn man elektrische Ladungs- und Stromdichten als Quellen elektromagnetischer Felder auffasst, dann lauten die Maxwellschen Gleichungen sinnvollerweise

Wenn man nun unbedingt möchte, kann man die Gleichung

umschreiben zu

und den ersten Term rechts als Verschiebungsstromdichte bezeichnen - weil der zweite Term die elektrische Stromdichte darstellt, und weil rechts Stromdichten stehen.

Ich bin jedoch der Meinung, dass durch die Einführung dieses Begriffs nichts gewonnen ist. Normalerweise denkt man bei „Strom“ an den elektrischen Strom. Nun führt man einen anderen „Strom“ ein, der im Gegensatz zum elektrischen Strom nichts mit einem Ladungstransport o.ä. zu tun hat. Ganz allgemein nach Wikipedia: in der Physik ist ein Strom der Transport einer mengenartigen Größe ... [wobei] eine quantifizierbare Menge transportiert wird. Welche mengenartige Größe wird im Falle des Verschiebungsstroms transportiert? Keine! Wozu also ein Begriff, bei dem alle diese Analogien nicht gelten? Wozu überhaupt ein Begriff? Dem analogem Term für das B-Feld gibt man auch keinen Namen.

Wichtig ist, zu verstehen, dass und warum die Maxwellschen Gleichungen ohne diesen Term inkonsistent sind - das war Maxwells Erkenntnis.

EDIT:

Wenn rechts eine Stromdichten stünde, müsste man diesbzgl. eine Ladung definieren können. Dazu integrieren wir über eine Fläche S und interpretieren den so erhaltenen Strom als zeitliche Änderung einer Ladung, die durch diese Fläche strömt.

Wir erhalten also im zweiten Term die bekannte elektrische Ladung, im ersten Term den elektrischen Fluss; dieser entspricht aber keiner irgendwie gearteten Ladung, also keiner „quantifizierbare Menge von irgendetwas“.