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Kondensatoren mit Dielektrikum
 
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A.



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 10

Beitrag A. Verfasst am: 05. Nov 2019 23:52    Titel: Kondensatoren mit Dielektrikum Antworten mit Zitat

Guten Abend smile,

ich hätte zwei Fragen, falls mir jemand helfen könnte dabei Big Laugh


Bei der Aufgabe geht es um einen Plattenkondensator, zwischen dem ein Dielektrikum geschoben wird.

Ich muss zunächst das E - Feld außerhalb und innerhalb des Dielektrikums berechnen. Gegeben sind Plattengröße A, Plattenabstand d sowie Spannung U. Es wird auch die dicke b des Dielektrikums angegeben. ( Das Dielektrikum ist von der Fläche größer als die Platten.

Jetzt ist die Frage, ob ich das E-Feld Mithilfe der Dicke b überhaupt berechnen muss. Ich habe das über die die Formel der Effektiven Feldstärke berechnet, da die Dielektrizitätszahl e_r bekannt ist.

Die Formel:

E_eff = E_0 - E_p ( E_O = ursprüngliche Feldstärle, E_p = Polarisationsfeldstärke)

Also habe ich E_0 berechnet, als ob das Dielektrikum nicht da wäre, was dann das E-Feld außerhalb des Dielektrikums ist/darstellt?

und dann nach E_p von der obigen Formel umgestellt, und E_p wäre dann das E-Feld innerhalb des Dielektrikums?

Ist mein Ansatz richtig? Mir kommt es komisch vor, da ich die dicke b sowie die Platzierung des Dielektrikums in der Mitte zwischen den Platten, gar nicht in der Rechnung drinne habe.


Die zweite Frage wäre;

Man hat zwei mal den gleichen Aufbau eines Plattenkondensators mit Dielektrikum des gleichen Flächeninhalts, mit dem jeweiligen Unterschied, dass beim einen Aufbau das Dielektrikum länglich an eine Platte "geklebt" ist und diese gesamte Platte, an der das Dielektrikum hängt, wie eine Beschichtung bedeckt. Beim anderen Aufbau klebt es an der selben Platte, nur nicht längs sonder quer wie ein Block, und ein Stück der Platte ( die Hälfte in dem Fall) ist nicht bedeckt, sodass es aussieht wie ein Quadrat, das an der Platte hängt. Das Quadrat berührt dann auch die zweite Platte.

Die Aufgabe will eine Erklärung, welcher Aufbau eine höhere Kapazität hat.


Meine Vermutung dazu wäre, dass an die länglichen Version sich viel mehr elektrische Dipole absetzen können, und diese dann über die gesamten Kondensatorplatten mehr negativ geladene Elektronen und mehr positiv Ladungsträger ansetzen können.

Genau weiß ich da leider nicht wie man argumentieren muss.

Bin für jede Antwort dankbar Big Laugh.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14683

Beitrag GvC Verfasst am: 06. Nov 2019 01:13    Titel: Antworten mit Zitat

A. hat Folgendes geschrieben:
Jetzt ist die Frage, ob ich das E-Feld Mithilfe der Dicke b überhaupt berechnen muss.


Das hängt davon ab, wonach in der Aufgabe eigentlich gefragt ist.

Im Prinzip geht es, so wie ich das verstanden habe, um die Reihen- und die Parallelschaltung unterschiedklicher Kapazitäten. Wenn Du die eigentliche Aufgabenstellung und zugehörigen Skizzen mal posten würdest, wäre das sicherlich hilfreich.
A.



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 10

Beitrag A. Verfasst am: 06. Nov 2019 02:01    Titel: Antworten mit Zitat

Also mir ist momentan die zweite Aufgabe wichtiger, von daher habe ich mal eine Skizze gemacht.

Die gestrichelten Flächen sollen die Dielektrika darstellen. Beide habe die gleiche Fläche und den gleichen Plattenabstand. Welche hat die höhere Kapazität.

Es sind keine Werte gegeben, nur ein allgemeine Erklärung dazu ist verlangt.

Ist meine Ansatz von oben falsch?

mfg. [/img]



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AndreasS10



Anmeldungsdatum: 05.11.2019
Beiträge: 7

Beitrag AndreasS10 Verfasst am: 06. Nov 2019 09:08    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

du kannst einen Kondensator in 2 Kondensatoren aufteilen. Je nachdem wie das Dielektrikum angeordnet ist, wird das ganze dann eine Reihen oder Parallelschaltung.

Jetzt müsstest du nur noch überlegen welcher Fall in deiner Skizze welcher Art von Schaltung entspricht und dann kannst du die Kapazitäten zusammenrechnen.

Du musst nur beachten dass du es nicht analog zu den elektrischen Widerständen zusammenfassen darfst. Sondern eben genau andersherum.
A.



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 10

Beitrag A. Verfasst am: 06. Nov 2019 09:43    Titel: Antworten mit Zitat

Ist die Trennung so richtig?


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A.



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 10

Beitrag A. Verfasst am: 06. Nov 2019 09:56    Titel: Antworten mit Zitat

Es geht ja um die Frage, welcher Kondensatortyp eine höhrere Kapazität aufweist.


Muss ich dann nicht die Kapazitätsformel für Reihen- und Parallelschaltung nicht einfach betrachten?

C_R = 1/C_gesamt = 1/C_1 +1/C_2

C_P = C_gesamt = C_1 + C_2

Nehmen wir an die das C_1 = 5F und C_2 = 5F wäre für eine Beispielrechnung

C_R = 1/C_gesamt = 1/5F + 1/5F = 2/5F

C_gesamt = 2,5 F = C_Reihe


C_P = C_gesamt = 5F + 5F = 10F

C_Paralell = 10F

Würde das beweisen, dass die Parallelschaltung der Kondensator in dem Fall eine größere Kapazität hat?
AndreasS10



Anmeldungsdatum: 05.11.2019
Beiträge: 7

Beitrag AndreasS10 Verfasst am: 06. Nov 2019 10:55    Titel: Antworten mit Zitat

Den linken Kondensator kannst du in 2 Parallele Kondensatoren aufteilen. Die obere Hälfte ist vollständig mit dem Dielektrikum gefüllt und wird ein eigener Kondensator. Die untere Hälfte hat kein Dielektrikum und wird auch ein eigener Kondensator. Diese beiden sind parallel Zueinander da die Elektronen auf dem Weg von einer Platte zur anderen Platte durch beide Kondensatoren gleichzeitig gehen.

Im anderen Fall (rechtes Bild) machen die Elektronen das nicht. Sie gehen erst durch das Dielektrikum und dann durch Luft bzw. andersherum. Hier hast du also eine Reihenschaltung.
A.



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 10

Beitrag A. Verfasst am: 06. Nov 2019 11:01    Titel: Antworten mit Zitat

Die Trennung habe ich jetzt verstanden. Danke smile Und hat die Parallelschaltung dann nach der Logik von oben die höhere Kapazität?
AndreasS10



Anmeldungsdatum: 05.11.2019
Beiträge: 7

Beitrag AndreasS10 Verfasst am: 06. Nov 2019 11:08    Titel: Antworten mit Zitat

Hast du keine Werte gegeben? Ich bin mir nicht sicher aber denke man kann ohne Werte oder Abhänigkeiten (z.B der Abstand der Platten entspricht 2 mal der Dicke des Dielektrikums) die Aussage nicht beantworten.

Du gehst in deiner Rechnung davon aus das C1 und C2 die gleichen Werte haben für die Reihen und Paralellschaltung. Und das stimmt denke ich nicht bzw. Kommt auf die Werte an.
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