RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Potential eines Leiters im Kondensatorfeld
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Elektrik
Autor Nachricht
3,14*3,14



Anmeldungsdatum: 05.12.2020
Beiträge: 3

Beitrag 3,14*3,14 Verfasst am: 15. Jun 2021 11:16    Titel: Potential eines Leiters im Kondensatorfeld Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo an Alle.
Folgendes Problem stellt sich mir:
In einem Platten-Kondensator, an welchem eine Spannung von 100 V anliegt und die Platten einen Abstand von 10 cm ausweisen, befindet sich in der Mitte ein Würfel (ungeladen, aber leitend).
Die Aufgabe bestand darin, die Potentialdifferenz zwischen einer Kondensator-Platte und der Oberfläche des Würfels zu ermitteln.
Jetzt stellen sich mir aber die Fragen:
Warum hat der in der Mitte platzierte Würfel ein Potential von 50 V?
Wie würde sich das Potential des Würfels verändern, wenn er nicht genau in der Mitte des Kondensators platziert wird?

Meine Ideen:
Aufgrund des Influenz-Effekts verteilen sich die Ladungen innerhalb des Würfels so lange, bis dieser im Innern feldfrei ist, und so sich das Kondensator-Feld und Polarisationsfeld gegenseitig aufheben.
Ich weiß dadurch, dass es sich bei dem leitenden Würfel um eine Äquipotentiallinien bzw. Fläche handelt, liegt der Würfel in der Mitte, wäre meine intuitive Antwort, dass er ein Potential vom Wert 50 V besitzt.
Diese Intuition kann ich aber nicht begründen.

Ich wäre über eine (evtl. rechnerische) Hilfestellung sehr dankbar.
gast_free
Gast





Beitrag gast_free Verfasst am: 15. Jun 2021 15:04    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde mir ein Ersatzschaltbild basteln.

Betrachte drei in Reihe geschaltete Kondensatoren. C1,C2,C3

C1 C2 C3
*--||--||--||--*

Man nehme die el. Verbindungen zwischen C1,C2 sowie zwischen C2,C3 heraus.

C1 C2 C3
*--||||--* Die Platten verschmelzen und es bleibt die Anordnung.

Um aus C2 den Würfel zu Konstruieren schließt man beide Platten einfach kurz. C2 zwei verschwindet nun.

C1 C3
*--|||--* Die Platten verschmelzen und es bleibt die Anordnung C1 und C3.

Die Werte von C1 und C3 hängen von der Position des Würfels ab.

D: Abstand der äußeren Platten.
x: Abstand der linken Kante des Würfels von der linken Platte.
d: Kantenlänge des Würfels
A: Plattenfläche.

Betrachtung der Gesamtkapazität:















Potenzialdifferenzen:



...



Potentialdifferenz des Würfels gegenüber Null (Kondensatorplatte rechts.



Probe:



schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 15. Jun 2021 19:40    Titel: Antworten mit Zitat

Schon aus der Symmetrie heraus kommt kein anderes Potenzial als 50V in Frage. Stell dir vor es wären 60V. Das wäre ja absurd und bräche die Symmetrie.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Elektrik