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Gast#
Gast
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 Gast# Verfasst am: 13. Jul 2021 14:59 Titel: Kondensator als offener Stromkreis? |
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Meine Frage:
Hallo zusammen!
Ich verstehe nicht, wie bei einem Kondensator ein elektrisches Feld entstehen kann. Streng genommen müsste der Kondensator in einem Stromkreis ja "wie ein offener Schalter" sein (die Platten berühren sich nicht und teilweise ist ja noch ein Dielektrikum vorhanden). Dementsprechend sollte es nicht zu einem Elektronenfluss und damit zu einem Aufbau eines elektrischen Feldes kommen.
Warum baut sich trotzdem ein elektrisches Feld auf? Warum fließen Ladungsträger obwohl sich die Kondensatorplatten nicht berühren? Kann das mal jemand anschaulich auf "molekularer Ebene" o.ä. erklären?
Sämtliche Literatur und Erklärungen im Internet sagen einfach nur "Das ist so. Fertig." Reicht mir aber nicht :-)
Viele Grüße
Meine Ideen:
Sonst müsste es ja auch einen Elektronenfluss geben, wenn ich einfach nur ein Stück Draht an den Pol einer Batterie lege. Oder tut es das auch, aber nur in so geringer Anzahl, dass man in der Schule lernt, dass es keinen Strom (Elektronenfluss) gibt? Wo ist die "Motivation" der Elektronen, sich überhaupt zu bewegen? Da fehlt mir irgendwie die Potentialdifferenz, damit sich die Elektronen bewegen können. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 13. Jul 2021 16:06 Titel: |
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Die angeschlossene Spannungsquelle "pumpt" Elektronen von der einen zur anderen Platte, und zwar so lange bis der Maschensatz erfüllt ist (Quellenspannung = Spannung zwischenden Platten). Damit ergibt sich zwischen den Platten derselbe Potentialunterschied wie zwischen den Polen der Spannungsquelle und damit auch ein elektrisches Feld zwischen den Platten. Ein elektrisches Feld existiert übrigens auch zwischen offenen Schalterkontakten, sofern der Schalter in einen Stromkreis eingebaut ist.
Bei Wechselspannung werden die Ladungsträger wechselweise von der einen zur anderen und von der anderen zur einen Platte hin und her gepunpt. Der Ladungsträgerstromfluss geschieht also in den Zuleitungen zum Kondensator. Du magst nun argumentieren, dass der Stromkreis doch offen ist und kein Strom zwischen den Platten fließen kann, obwohl in den Zuleitungen Strom fließt. Das würde dem Grunndsatz widersprechen, dass Strom nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen kann. Tatsächlich fließt aber zwischen den Platten durchaus derselbe Strom wie in den Zuleitungen. Er hat nur eine andere Natur, ist nämlich nicht an Ladungsträger gebunden, und hat deshalb einen anderen Namen: Verschiebungsstrom. Dass es sich dabei tatsächlich um einen elektrischen Strom handelt, ist leicht nachweisbar, denn der Verschiebungsstrom ist genauso wie der Ladungsträgerstrom von einem Magnetfeld umgeben. Das ist übrigens die Grundlage für die Radioübertragung.
Die mathematische Beschreibung basiert auf der Definition des Stromes
Mit
folgt daraus die Strom-/Spannungsbeziehung am Kondensator
bzw.
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Gast#
Gast
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| Gast# Verfasst am: 13. Jul 2021 20:08 Titel: |
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Danke erstmal für die Antwort.
Das Prinzip des Verschiebungsstromes kenne ich. Ich verstehe jedoch nur nicht, wie überhaupt ein elektrisches Feld entstehen kann. Sobald das Feld erstmal "da ist", ist alles verständlich. Jedoch verstehe ich nicht wie das Feld überhaupt aufgebaut wird. Dafür müssen Ladungsträger zu den Platten hin bzw. von der gegenüberliegenden Platte weg wandern. Was treibt diese Ladungsträger an? Siehe meine Analogie mit dem Draht, den man nur an einen Pol einer Batterie hält. Warum Bewegen sich Ladungsträger vom einen Pol der Quelle zu einer der Kondensatorplatten. Die Platte ist ja streng genommen nur mit einem Teil der Spannungsquelle verbunden. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 14. Jul 2021 09:48 Titel: |
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| Gast# hat Folgendes geschrieben: | | Jedoch verstehe ich nicht wie das Feld überhaupt aufgebaut wird. Dafür müssen Ladungsträger zu den Platten hin bzw. von der gegenüberliegenden Platte weg wandern. Was treibt diese Ladungsträger an? |
Der "Antrieb" ist die Spannung der Spannungsquelle. Im Grunde sind die Platten des Kondensators ja nur die Verlängerung des jeweiligen Pols der Spannungsquelle. Am Pluspol Elektronenmangel, am Minuspol Elektronenüberschuss. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 14. Jul 2021 10:46 Titel: Re: Kondensator als offener Stromkreis? |
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Zusätzlich zu den bereits vorhandenen Erklärungsversuchen:
| Gast# hat Folgendes geschrieben: |
Ich verstehe nicht, wie bei einem Kondensator ein elektrisches Feld entstehen kann. Streng genommen müsste der Kondensator in einem Stromkreis ja "wie ein offener Schalter" sein (die Platten berühren sich nicht und teilweise ist ja noch ein Dielektrikum vorhanden). Dementsprechend sollte es nicht zu einem Elektronenfluss und damit zu einem Aufbau eines elektrischen Feldes kommen.
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Ich glaube du bringst da was durcheinander: Ein elektrisches Feld ist nicht an einen Elektronenfluss gekoppelt und hat mit einem solchen nichts zu tun. Ja, beim Anlegen der Spannung fließt in den Kondensator kurzzeitig Strom hinein, und zwar so lange bis er aufgeladen ist. Dann sind beide Platten entgegengesetzt geladen und dazwischen ist das Feld.
| Gast# hat Folgendes geschrieben: |
Warum baut sich trotzdem ein elektrisches Feld auf? Warum fließen Ladungsträger obwohl sich die Kondensatorplatten nicht berühren? Kann das mal jemand anschaulich auf "molekularer Ebene" o.ä. erklären?
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Für einen Stromfluss ist es nicht zwingend notwendig, einen galvanisch geschlossenen Stromkreis zu haben. Es gilt das Kontinuitätsprinzip: Wenn in ein Ding (Platte) mehr reinfließt als rausfließt, muss die Ladungsmenge in diesem Ding steigen. Für die andere Platte gilt das sinngemäß:Wenn in ein Ding (Platte) mehr rausfließt als reinfließt, muss die Ladungsmenge in diesem Ding sinken. Und so haben wir am Ende zwei Platten, die entgegengesetzt geladen sind. Die Ladungsmenge die in die eine Platte hinein geht, kommt an der anderen Platte wieder hinaus (wenn man so will, kann man sagen, dass zwischen den Platten der Strom als nicht ladungsgebundener Verschiebungsstrom weiterfließt). Somit ist der Kondensator als Ganzes betrachtet ungeladen.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Gast#
Gast
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| Gast# Verfasst am: 14. Jul 2021 19:07 Titel: |
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Auch euch danke für die Antworten.
Wie passt das denn mit meiner Analogie (Draht an nur einen Pol einer Batterie) zusammen? Dann müsste ja am einen Ende des Drahtes auch ein Elektronenüberschuss bzw. Elektronenmangel entstehen (je nachdem an welchen Pol man den Draht hält). Die Elektronen fließen obwohl der Stromkreis nicht geschlossen ist. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 14. Jul 2021 19:37 Titel: |
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Ja, es ist so. GvC hat das oben schon geschrieben.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Gast#
Gast
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| Gast# Verfasst am: 14. Jul 2021 20:32 Titel: |
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Aha! Konvektionsstrom und Verschiebungsstrom waren mir vorher keine Begriffe. Man lernt immer nur "Strom". Aber jetzt ist es klar, ich danke euch! |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 15. Jul 2021 12:27 Titel: |
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| Gast# hat Folgendes geschrieben: | | Aha! Konvektionsstrom und Verschiebungsstrom waren mir vorher keine Begriffe. Man lernt immer nur "Strom". Aber jetzt ist es klar, ich danke euch! |
Wichtig ist nur, das man sich klarmacht, dass zwar im Kondensator der reinfließende Strom gleich dem rausfließenden Strom ist, dieser Strom aber nicht "durchfließt" im Sinne von bewegten Ladungen. Den Begriff Verschiebungsstrom braucht man eigentlich nur, um die Maxwellgleichungen bezüglich Magnetfeld konsistent zu halten.
Gut mit einem Wassermodell erklärt ist das hier:
https://www.youtube.com/watch?v=GEwWcchqzMA
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 748
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 17. Jul 2021 16:15 Titel: Re: Kondensator als offener Stromkreis? |
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| Gast# hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Hallo zusammen!
Ich verstehe nicht, wie bei einem Kondensator ein elektrisches Feld entstehen kann. Streng genommen müsste der Kondensator in einem Stromkreis ja "wie ein offener Schalter" sein (die Platten berühren sich nicht und teilweise ist ja noch ein Dielektrikum vorhanden). Dementsprechend sollte es nicht zu einem Elektronenfluss und damit zu einem Aufbau eines elektrischen Feldes kommen.
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Dazu könnte man schon etwas sagen.
Aber ich fürchte das wir dann beide geköpft werden.
Kurt |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388
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| ML Verfasst am: 18. Jul 2021 01:02 Titel: |
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Hallo,
| Gast# hat Folgendes geschrieben: | Auch euch danke für die Antworten.
Wie passt das denn mit meiner Analogie (Draht an nur einen Pol einer Batterie) zusammen? Dann müsste ja am einen Ende des Drahtes auch ein Elektronenüberschuss bzw. Elektronenmangel entstehen (je nachdem an welchen Pol man den Draht hält).
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Ja, genau so ist das auch. Die Kapazität ist aber sehr gering, so dass nur eine geringe Ladung benötigt wird.
| Zitat: |
Die Elektronen fließen obwohl der Stromkreis nicht geschlossen ist. |
Die Änderung des elektrischen D-Feldes zwischen den Platten ist eine Größe, die einer Stromdichte entspricht. Sie schließt den Stromkreis.
Viele Grüße
Michael |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 748
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 18. Jul 2021 09:44 Titel: |
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| ML hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: |
Die Elektronen fließen obwohl der Stromkreis nicht geschlossen ist. |
Die Änderung des elektrischen D-Feldes zwischen den Platten ist eine Größe, die einer Stromdichte entspricht. Sie schließt den Stromkreis.
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Das ist aber nur eine theoretische Überlegung ohne Realität, Elektronen fliessen nämlich keine über/durch den Kondensator.
Kurt |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Jul 2021 14:04 Titel: |
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| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Elektronen fliessen nämlich keine über/durch den Kondensator. |
Das hat auch niemand behauptet. Als Argument gegen die Aussage von ML
| ML hat Folgendes geschrieben: | | Die Änderung des elektrischen D-Feldes zwischen den Platten ist eine Größe, die einer Stromdichte entspricht. Sie schließt den Stromkreis. |
taugt Deine Bemerkung jedenfalls überhaupt nicht.
| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Das ist aber nur eine theoretische Überlegung ohne Realität, |
Ganz im Gegenteil. Wie schon mehrfach betont wurde, gibt es neben dem ladungsträgergebundenen Strom auch einen Strom, der nicht an Ladungsträger gebunden ist. Dieser sog. Verschiebungsstrom ist genauso wie der ladungsträgergebundene Strom von einem Magnetfeld umgeben. Das ist die praktische Realität. |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388
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| ML Verfasst am: 18. Jul 2021 14:42 Titel: |
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Hallo,
| Kurt hat Folgendes geschrieben: |
Das ist aber nur eine theoretische Überlegung ohne Realität, Elektronen fliessen nämlich keine über/durch den Kondensator.
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Ein Magnetfeld wird durch die Verschiebungsströme aber auch erzeugt. (Ich sehe gerade, GvC hat das ja auch schon geschrieben.)
Hinzu kommt, dass es ohne diese Verschiebungsströme keine elektromagnetischen Wellen gibt. Ohne den Term wird es nicht nur sprichwörtlich dunkel.
Viele Grüße
Michael |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 748
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 18. Jul 2021 22:46 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Elektronen fliessen nämlich keine über/durch den Kondensator. |
Das hat auch niemand behauptet. Als Argument gegen die Aussage von ML
| ML hat Folgendes geschrieben: | | Die Änderung des elektrischen D-Feldes zwischen den Platten ist eine Größe, die einer Stromdichte entspricht. Sie schließt den Stromkreis. |
taugt Deine Bemerkung jedenfalls überhaupt nicht.
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Aber doch, er hat ja quasi gefragt wie die Elektronen rüberkommen.
Sie kommen nicht rüber also hat es nichts mit Realität zu tun wenn da ein "Ersatzweg", in welcher Form auch immer, geschaffen wird.
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Das ist aber nur eine theoretische Überlegung ohne Realität, |
Ganz im Gegenteil. Wie schon mehrfach betont wurde, gibt es neben dem ladungsträgergebundenen Strom auch einen Strom, der nicht an Ladungsträger gebunden ist. Dieser sog. Verschiebungsstrom ist genauso wie der ladungsträgergebundene Strom von einem Magnetfeld umgeben. Das ist die praktische Realität. |
Kann sie nicht sein, das ist reine theoretische Realität.
Kurt |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388
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| ML Verfasst am: 18. Jul 2021 23:21 Titel: |
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Hallo,
| Kurt hat Folgendes geschrieben: |
Kann sie nicht sein, das ist reine theoretische Realität.
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Vielleicht geht Dir ja irgendwann ein Licht auf. Sonst ist es auch egal 
Viele Grüße
Michael
Und Gott sprach:
und es ward Licht. |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 748
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 19. Jul 2021 00:52 Titel: |
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| ML hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
| Kurt hat Folgendes geschrieben: |
Kann sie nicht sein, das ist reine theoretische Realität.
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Vielleicht geht Dir ja irgendwann ein Licht auf. Sonst ist es auch egal
Viele Grüße
Michael
Und Gott sprach:
und es ward Licht. |
Genau, und der Gott hat gesagt das eine Formel oder Vorstellung die Realität ersetzt.
Es ist halt nunmal so, es fliessen keine Elekronen durch den Kondensator und ein Formelgebilde transportiert auch keinen Strom.
Man könnte natürlich auch hergehen und sehen das der Stromfluss mit Elektronen direkt garnichts zu tun hat, sondern nur mit den Wirkungen die Elektronen an Elektronen erbringen.
Da brauchts dann keine Elektronenbewegung, sondern nur die Wirkungen.
Das es deren Wirken sind ist ja leicht zu erkennen, sie sind es nicht die den Stromfluss direkt bewerkstelligen, sie stehen ja nur im Wege rum, ist an ihrer Bewegungsgeschwindigkeit im Leiter zu erkennen.
Kurt |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 19. Jul 2021 16:09 Titel: |
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Kurt, ich sehe dein Problem nicht. Andere, so wie es aussieht, auch nicht. Worauf willst du hinaus? Dass die Maxwell'schen Gleichungen falsch sind? Die Antwort auf die Originalfrage ist mehrfach und eindeutig erbracht. Wir müssen hier nicht um des Kaisers Bart herumschwurbeln, im Sinne, ob nun eine Formel die Ralität ersetzt oder nicht, etc...
Daher schließe ich diesen Thread, bevor es nur noch esoterisch wird.
Für etwaige neuartige theoretische Betrachtungen, die über die Maxwell'sche Theorie hinausgehen kannst du ja einen neuen Thread eröffnen. Das hier bringt nichts mehr...
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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