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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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 Lorz Verfasst am: 18. Nov 2023 21:39 Titel: Plattenkondensator: Kraft auf e beim Entladen - Widerspruch? |
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Guten Abend!
Ich habe folgendes Problem:
Ein (Platten-)Kondensator sei geladen. Jetzt wird er kurzgeschlossen - warum fließen die Ladungen ab? Die Frage mag albern klingen, jedoch Vorsicht: wenn man sich die Superposition der Felder der beiden Platten anschaut, so findet man zwischen den Platten ein elektrisches Feld (dies sei einfach mal horizontal verlaufend). Rechts beider Platten ist hingegen ein feldfreier Raum und links beider Platten ebenfalls. Denn dort "killen" sich die Felder der rechten und linken Platten jeweils.
Das hieße aber nun: im Bereich rechts und links von der Platte gibt es keine elektrische Kraft auf eine Ladung. Warum sollten nun Elektronen in einer Leitung, mit der man die beiden Platten kurzschließt, beschleunigt werden? Insbesondere, wenn ich Leitung sehr lang wähle, kann ich sie weit vom Plattenkondensator wegführen, sodass sie dem Einfluss der gekrümmten Feldlinien vom Randbereich des Plattenkondensators entgeht.
Warum erfahren die Ladungen in der Leitung dennoch Kräfte?
edit: Ich habe eventuell eine Ahnung (a la je weiter Leitung von Feld wegführt, desto länger ist dafür der betroffene Bereich). Aber ich warte erst mal Antworten ab.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 18. Nov 2023 23:21 Titel: Re: Plattenkondensator: Kraft auf e beim Entladen - Widerspr |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Rechts beider Platten ist hingegen ein feldfreier Raum und links beider Platten ebenfalls. |
Ja, aber nur solange sich dort kein elektrisch leitendes Medium befindet, dass mit den Platten verbunden ist.
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873
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| Myon Verfasst am: 19. Nov 2023 08:11 Titel: |
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Das Feld ausserhalb der Platten ist auch nur feldfrei, wenn man von unendlich ausgedehnten Platten ausgeht. Das ist aber in der Realität nie der Fall.
Das E-Feld ist konservativ, d.h. auch wenn man einen Weg "aussenherum" wählt, bewegt man sich i.a. entlang von Feldlinien, das Wegintegral
\cdot \mathrm{d}\vec{r})
muss ja wegunabhängig sein.
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 15:52 Titel: Kräftebetrachtung muss möglich sein |
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@ DrStupid: Warum sollte sich in einem feldfreien Raum ein E-Feld bilden, wenn man ein (elektrisch ungeladenes) leitfähges Material dort hin einbringt? ...so könnte man ja Elektrizität aus dem "Nichts" erschaffen.
@ Myon
OK, schon mal Danke. Natürlich ist mir die Antwort von vornherein klar - es wird ein Strom fließen zwischen den beiden Potenzialen.
Aber wie kriegt man dies anhand von Feldkräften sauber argumentiert?
Analogbeispiel:
Ich will die Endgeschwindigkeit einer Kugel im Vakuum bestimmt, die aus einer Höhe h herunterfällt. Dies kann ich easy über Energieerhaltung tun.
Ich kann es aber auch anhand der Kraft und Beschleunigung tun über die Bewegungsgleichung. Beides sind legitime Wege und führen zum (selben!) Ergebnis.
Auch beim Plattenkondensator muss es möglich sein, anhand der Feldkräfte den Stromfluss zu begründen.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 19. Nov 2023 16:09 Titel: Re: Plattenkondensator: Kraft auf e beim Entladen - Widerspr |
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Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: |
Ich habe folgendes Problem:
Ein (Platten-)Kondensator sei geladen. Jetzt wird er kurzgeschlossen - warum fließen die Ladungen ab? Die Frage mag albern klingen, jedoch Vorsicht: wenn man sich die Superposition der Felder der beiden Platten anschaut, so findet man zwischen den Platten ein elektrisches Feld (dies sei einfach mal horizontal verlaufend). Rechts beider Platten ist hingegen ein feldfreier Raum und links beider Platten ebenfalls. Denn dort "killen" sich die Felder der rechten und linken Platten jeweils.
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Die Kondensatorspannung betrage  . Wir nennen C eine Kurve, die von der positiv geladenen Platte zur negativ geladenen Platte verläuft. Wegen des Vorhandenseins der Spannung  gilt entlang der Kurve:
Irgendwo entlang der Kurve muss also ein E-Feld sein, das beim Einbringen des Kabels stromtreibend wirkt.
Dieses muss m. E. nicht als erstes an den Platten wirken:
Direkt über einer der Platten (wir wollen zur Sicherheit eine punktsymmetrische Platte annehmen und uns das E-Feld unmittelbar über dem Symmetriepunkt vorstellen) ist der Raum ja zunächst wirklich feldfrei. Das heißt: Dort fängt der Strom wohl nicht als erstes an zu fließen. Aber entlang des übrigen Weges gibt es genügend Orte mit  , so dass beim Einbringen des Kabels erst einmal Ladungen verschoben werden.
Viele Grüße
Michael
Zuletzt bearbeitet von ML am 19. Nov 2023 18:23, insgesamt einmal bearbeitet |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 18:14 Titel: |
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Danke @ ML
Ich denke das trifft es!
Ich habe mal ein paar (nicht so schöne, aber hoffentlich trotzdem ausreichende Bilder gezeichnet.
Hier erstmal der Kondensator und sein Feld weit in den Raum hinein
| Beschreibung: |
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Zuletzt bearbeitet von Lorz am 19. Nov 2023 18:15, insgesamt einmal bearbeitet |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 18:14 Titel: |
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Nun mit Kabel
| Beschreibung: |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 18:17 Titel: |
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Nun mit tangentialen Anteilen (natürlich hat das Kabel auch dort tangentiale Anteile, wo es nicht perfekt parallel zum E-Feld-Gradienten liegt - die Markierungen sind nur Beispiele)
| Beschreibung: |
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PlattenkondensatorEFeldraeumlichausgedehntMitKabelUndTangentialanteilen.png |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 18:18 Titel: |
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Legtt man das Kabel anders/macht es länger, so muss rechnerisch das gleiche herauskommen.
| Beschreibung: |
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PlattenkondensatorEFeldraeumlichausgedehntMitKabelAnders.png |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 19. Nov 2023 18:19 Titel: |
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Hallo,
so ungefähr passt das.
Das Feld mit Kabel ist aber nicht ganz so trivial, da das Kabel selbst das E-Feld in seiner Umgebung beeinflusst. Innerhalb des Kabels gilt ja das Ohm'sche Gesetz. Das E-Feld im Kabel verläuft bei Stromfluss in Längsrichtung. Daher sprach ich ja zunächst von einer (physikalisch eigenschaftslosen) Kurve.
Um das Prinzip zu verstehen, sind die Zeichnungen aber m. E. ok.
Die Frage finde ich pfiffig. Mein LK darf sich (sobald das Thema kommt) schon darauf vorbereiten 
Viele Grüße
Michael
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 19:10 Titel: |
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@ ML
Ich nehme das mal als Kompliment mit dem pfiffig  Man muss ja auch mal dankbar sein.
Der Ursprung dieser Frage liegt bei mir übrigens schon ein paar JAHRE zurück - und deshalb ist das heute ein ganz besonderer Tag für mich.
Es ist nämlich noch ein weiteres Rätsel gelöst, was ich eben schon früher gestellt hatte:
WIE kann ein Voltmeter den Spannungsanstieg zwischen zwei (isolierten) geladenen Kondensatorplatten messen, während man diese auseinander zieht?
Dass durch das Voltmeter tatsächlich ein GRÖßERER Strom fließen soll - sonst würde es ja nicht mehr Volt anzeigen können - bei GLEICHBLEIBENDER Ladung auf beiden Platten, das erschien immer total suspekt.
Ich habe andauernd Leute mit dieser Frage gelöchert - immer kam nur die Antwort "Ja der Potenzialunterschied wird doch größer" und ich darauf "Ja, aber woher kommt die größer-werdende Kraft, die die Elektronen doller von der Platte drückt? Diese Kraft muss doch irgendwie erklärbar sein?!", die anderen "Ja, der Potenzialunterschied ist halt. Das reicht doch. Was ist denn Dein Problem?!"
Und so ging das ewig. Ich habe sogar schon bei meinem früheren Physikprofessor angefragt, ob ich dem mal ne Frage schicken darf, so verzweifelt war ich. Naja, jetzt ging es ja doch noch auf anderem Weg :-)
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873
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| Myon Verfasst am: 19. Nov 2023 19:33 Titel: |
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@Lorz: Nur eine Anmerkung zu Deinen Zeichnungen und damit es keine Missverständnisse gibt - die Feldlinien können nicht einfach irgendwo im Raum aufhören. Wahrscheinlich weisst Du das und es war einfach so gezeichnet. Das folgt aus dem Gaussschen Gesetz: Durch jede geschlossene Oberfläche ohne Ladung im Innern muss der gleiche elektrische Fluss, der hineinfliesst, auch wieder hinausfliessen.
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 19:40 Titel: |
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@Myon
Ja und danke, dass mir diese Kenntnis zutraust 😊
Tatsächlich hatte ich "keinen Bock" das irgendwie sinnvoll von den Platten starten zu lassen.
Eine Korrekturmöglichkeit (in der Theorie, wo man unbegrenzt aufwendig zeichnen kann) wäre wohl, dass man zwischen den Platten noch vieeeel mehr Linien zeichnet, sodass man die Linien außerhalb des Kondensators ALLE noch an den Kondensator ranziehen kann, ohne dabei ein Missverhältnis zur Liniendichte innerhalb des Kondensators zu produzieren.
Wenn ich andersherum einfach ein paar der Linien außerhalb des Kondensators weglassen würde, so könnte man den Feldverlauf nicht mehr richtig darstellen.
Aber gut, dass Du das erwähnst - eventuell werden einige Leute verwirrt durch das Bild.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 19. Nov 2023 19:55 Titel: Re: Kräftebetrachtung muss möglich sein |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | @ DrStupid: Warum sollte sich in einem feldfreien Raum ein E-Feld bilden, wenn man ein (elektrisch ungeladenes) leitfähges Material dort hin einbringt? |
Weil dieses elektrisch ungeladene leitfähige Material mit elektrisch entgegengesetzt geladenen und ebenfalls elektrisch leitfähigen Kondensatorplatten verbunden ist. Im Gleichgewicht werden sich die Ladungen darin so verteilen, dass das Potential überall gleich ist. Das ist beim Verbinden der beiden nicht der Fall. Es muss also einen Potentialgradienten geben und dem folgen die Ladungen.
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Nov 2023 21:47 Titel: |
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@ DrStupid
Also ich stelle mir das so vor (siehe untern).
Ist kurios - beliebig großer Ladungsunterschied, aber keine Spannung dazwischen.
Aber Du meinst, das wäre nicht so? Woher kommen dann die Kräfte, die die Ladungen von B nach A schieben?
| Beschreibung: |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 00:02 Titel: |
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Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: | @Myon
Tatsächlich hatte ich "keinen Bock" das irgendwie sinnvoll von den Platten starten zu lassen.
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Sinnvoll wäre insbesondere "senkrecht von den Platten startend oder endend, auch beim Streufeld.
Sorry, dass ich Dir das als Lehrer sage. Aber wenn es Dir niemand sagt und Du nicht irgendwann selbst draufkommst, lernen Deine Schüler das alle falsch.
Viele Grüße
Michael
Zuletzt bearbeitet von ML am 20. Nov 2023 00:12, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 00:08 Titel: |
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Hallo,
| Zitat: |
Also ich stelle mir das so vor (siehe untern).
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Wenn Du einen Draht mit einem der Kondensatorplatten verbindest, dann wird dieser sich auch aufladen. Das Feldlinienbild wird dadurch massiv gestört. Denn letztlich erzwingt der (nicht stromdurchflossene) Draht ja E=0 an dem Ort, wo er ist.
In Deiner im Bild gezeichneten Anordnung mit dem Voltmeter (= Unterbrechung des Drahtes) würde das Voltmeter trotzdem 0V anzeigen. Das liegt aber m. E. eher an den Unzulänglichkeiten der Messung. Die normalen Digitalvoltmeter sind nicht geeignet, um Spannungen in der Luft zu messen.
Viele Grüße
Michael
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2023 07:57 Titel: |
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Bei endlich ausgedehnten Platten mit jeweils bis auf das Vorzeichen identischen, um den Plattenmittelpunkt symmetrischen Ladungsverteilungen gibt es zumindest auf der Mittelsenkrechten keinen feldfreien Punkt. Das Feld mag um x Grössenordnungen kleiner sein als zwischen den Platten, aber es ist nirgends exakt 0. Die oben gezeichnete Anordnung ist deshalb nicht möglich.
Ein Punkt mit E=0 auf der Mittelsenkrechten würde bedeuten, dass bei einer einzelnen Platte zwei Punkte existieren mit
=\vec{E}(0,y+d))
was nicht möglich ist.
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 20. Nov 2023 11:02 Titel: |
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| ML hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: | @Myon
Tatsächlich hatte ich "keinen Bock" das irgendwie sinnvoll von den Platten starten zu lassen.
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Sinnvoll wäre insbesondere "senkrecht von den Platten startend oder endend, auch beim Streufeld.
Sorry, dass ich Dir das als Lehrer sage. Aber wenn es Dir niemand sagt und Du nicht irgendwann selbst draufkommst, lernen Deine Schüler das alle falsch.
Viele Grüße
Michael |
I know, bei statischer Ladungsverteilung muss die Feldlinie senkrecht von der Fläche starten, sonst gäbe es Kräfte, die die Ladung entlang der Fläche verschieben --> die Ladung wäre nicht mehr statisch.
Wie im anderen Thread geschrieben, habe ich nicht sonderlich Angst davor, dass mal etwas falsches im Raum steht. Menschen heutzutage sollen ja Denken lernen, nicht Sachwissen. Etwas Falsches ist nur dann ungünstig, wenn es beim Denken stört. Regt es das Denken sogar an, ist etwas Falsches sogar fruchtbar (zB eine Falschaussage als Einstieg in ein Thema). Daher teile ich Deine Befürchtung "und alle SchülerInnen lernen was falsches" in ihrer Dramatik nicht.
Auch den Hinweis speziell an mich finde ich nicht schlüssig - also wer hier im Forum, wie Du und ich, Bock hat, sich mit einem Thema intensiv auseinander zu setzen, bei dem ist kaum zu befürchten, dass ihm Tiefe und auch Qualität seines Wissens und seiner Kompetenzen nicht so wichtig wäre. Da kenne ich andere KollegInnen - die wären schon sofort raus (allein von ihrem Interesse her), wenn beim Plattenkondensator überhaupt nur anfängt, sich das Feld außerhalb anzuschauen.
Nachtrag: wenn ich das nochmal lese, so bemerke ich daran eine gewisse Aggressivität gegen Deinen wohl ja nur fürsorglich gemeinten Hinweis.
Die Aggressivität soll auch gar nicht gegen Dich gehen. Es gibt Dinge, die mich "triggern", wenn es um Physikinhalte geht. Und das sind so reingeworfene Sätze a la
"Energie wird nicht verbraucht."
"Schrödingers Katze"
"Licht ist eine Welle und ein Teilchen"
"Strom wird nicht verbraucht"
"E=mc^2"
and so on.
Das sind für mich immer so Schnipsel, wo die Leute, die das einbringen, meinen, sie hätten jetzt voll den Plan von Physik, weil sie diese Stichwörter kennen. Wenn man dann mal weiter fragt, dann kommt da meist ne Planlosigkeit und überhaupt keine Fähigkeit, physikalisch-inhaltlich denken zu können bei raus.
Daher ist es bei mir so, dass solche Stichwörter ein "andersherum"-Indikator sind - wer obiges gerne anbringt, hat mit höherer Wahrscheinlichkeit keine großen Physikerkompetenzen. Und der Satz "Feldlinien enden/starten stets senkrecht auf der Fläche" geht da auch zumindest so n bisschen in die Richtung.
Also mich interessieren solche Merksätze halt so gar nicht (trotzdem mache die ab und zu in der Schule). Was mich interessiert ist, dass jemand HERLEITEN kann, warum Feldlinien senkrecht stehen. Danach kann er das Resultat meinetwegen auch vergessen. Aber die Fähigkeit des Herleitens sollte erhalten bleiben.
Zuletzt bearbeitet von Lorz am 20. Nov 2023 12:50, insgesamt 6-mal bearbeitet |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 20. Nov 2023 11:06 Titel: |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: |
Ein Punkt mit E=0 auf der Mittelsenkrechten würde bedeuten, dass bei einer einzelnen Platte zwei Punkte existieren mit
was nicht möglich ist. |
Aber warum gibt es auf der Mittelsenkrecht auf E-Feld? Bitte Behauptungen/Feststellungen gerne mit Begründung*! - wie lässt sich dieses Feld entlang der Mittelsenkrechten konstruieren? Und was ist, wenn ich mit meinem Aufbau einfach umziehe, ein bisschen weiter runter wandere und es dort dann einen feldfreien Bereich gibt und dann halt dort meine Messung 0 V ergibt?
*Mit Begründen meine ich hier:
Wie kann ich die Existenz eines E-Feldes der Stärke ungleich Null dort (direkt) KONSTRUIEREN.
Anstatt: Wie kann ich einen feldfreien Raum DEkonstruieren. (Und zeige nur INdirekt, dass E ungleich Null.)
Edit: Nachtrag: ich sehe auch nicht, warum
hier maßgeblich sein soll. Maßgeblich ist für mich vielmehr, dass
stattfindet, wenn ich die Kondensatorplattenlänge immer mehr ausdehne.
Wenn ich dabei auch brav entsprechend viele Ladungen auf dem Plattenkondensator nachfülle, etwa für  (durch Verdopplung der Plattenlänge) und auch für  sorge, bleibt nach  die Spannung zwischen den Platten konstant, während die fast feldfreien Räume links und rechts beider Platten immer feldfreier werden.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 18:11 Titel: |
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Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: |
Daher ist es bei mir so, dass solche Stichwörter ein "andersherum"-Indikator sind - wer obiges gerne anbringt, hat mit höherer Wahrscheinlichkeit keine großen Physikerkompetenzen. Und der Satz "Feldlinien enden/starten stets senkrecht auf der Fläche" geht da auch zumindest so n bisschen in die Richtung. |
Du darfst mich gerne korrigieren, wenn ich Unsinn schreibe oder komische Feldlinienbilder zeichne. Im Detail gibt es auch beim Schulstoff viele Fallstricke. Ich bin dann immer froh, wenn mich jemand auf einen Fehler aufmerksam macht.
Die letzte große Überraschung hatte ich, als wir hier im Forum über Gezeiten diskutiert haben. Bis dahin hatte ich die "Zwei-Wellenberge-Theorie" im Kopf, die ja wirklich schön ist und für den festen Teil der Erde wohl passt.
Bei den Meeresgezeiten sieht man im wirklichen Leben wirklich alles, bloß nicht irgendwelche zwei Buckel.
Viele Grüße
Michael
Zuletzt bearbeitet von ML am 20. Nov 2023 18:39, insgesamt 3-mal bearbeitet |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 18:33 Titel: |
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Hallo Myon,
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Bei endlich ausgedehnten Platten mit jeweils bis auf das Vorzeichen identischen, um den Plattenmittelpunkt symmetrischen Ladungsverteilungen gibt es zumindest auf der Mittelsenkrechten keinen feldfreien Punkt. |
Wo Du das so schreibst, dämmert es mir, dass Du Recht hast. Auf der Mittelsenkrechten gibt es ja immer noch die Möglichkeit, dass die Feldlinie auf der einen Seite "ins Unendliche rein" geht und auf der anderen Seite "aus dem Unendlichen rauskommt".
Ich hatte die Vorstellung, dass die Metallplatten das Feld komplett abschirmen (so nach dem Motto: E=0 im Metall, wo soll da ein Feld herkommen). Was ich nicht bedacht habe ist, dass wir beim Plattenkondensator auch auf der abgewandten Seite eine Oberflächenladungsdichte haben können.
| Zitat: |
Ein Punkt mit E=0 auf der Mittelsenkrechten würde bedeuten, dass bei einer einzelnen Platte zwei Punkte existieren mit
was nicht möglich ist. |
Bei der Einzelplatte meinst Du und außerhalb des Metalls.
Du denkst da an den Überlagerungssatz, oder?
Viele Grüße
Michael
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 20. Nov 2023 19:17 Titel: |
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Also ich verstehe nicht, warum die Ladungsverteilung innerhalb der Platten - oder konzentrieren wir uns mal auf die linke Platte - relevant sind.
Innerhalb der Platte sollte Ladungstrennung stattfinden, ob dabei innen ein feldfreier Raum entsteht, das wüsste ich jetzt gar nicht - also ob eine schon stark geladene dünne Platte sich noch der start polarisieren lässt, dass Feldfreiheit zustande kommt. Es gibt ja durchaus - siehe Dielektrikum - unterschiedliche Grade der Polarisierbarkeit.
Wenn wir uns die Außenwirkung einer eventuell stark polarisierten Kondensatorplatte anschauen, so könnten wir auch, wie ich denke, die Platte einfach in zwei Teile zerteilen, eine stark negative Platte und eine weniger stark negative Platte. Durch die Plattenform sind aber auch deren beider Felder (beliebig gut) homogen. Insgesamt haben wir dann links beider Kondensatorplatten halt nicht mehr die Felder nur zweier Kondensatorplatten, sondern die Felder von quasie vier Platten (wenig negative, stark negative, stark positive, wenig positive). Das Endresultat ist doch wieder das gleiche - oder nicht? Und wenn mir der feldfreie Raum noch zu inhomogen ist --> Plattenabstand sehr klein gegenüber der Flächenlänge wählen, Platten dazu schön dünn machen, Platten beliebig lang machen.
Ich bin neugierig - wo soll die Feldlinie auf der Mittelsenkrechten trotzdem stets herkommen?!
Anbei: Googlelt gerne mal "Plattenondensator elektrisches Feld" - man findet dort ALLES - von gar kein Feld links und rechts beider Platten über ein bisschen Feld über ein genau so starkes Feld wie zwischen den Platten.
Auch diese Simulation von Leifi liefert ein Elektrisches Feld, das außerhalb der Platten genau stark ist, wie dazwischen. Da scheint eine massive Uneinigkeit zu herrschen.
Hier das errechnete Bild mit Leifis Simulation:
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
LeifiEFeldPlattenkondensator.png |
| Dateigröße: |
99.56 KB |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2023 19:22 Titel: |
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Dass das E-Feld auf den abgewandten Seiten sich zu null addiert, setzt halt voraus, dass die Felder beider Platten vollkommen homogen sind, was nur bei unendlich grossen Platten der Fall ist. Wenn der Plattenabstand sehr klein ist im Vergleich zu den Ausdehnungen der Platte, kommt es dennoch gut hin.
| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Aber warum gibt es auf der Mittelsenkrecht auf E-Feld? Bitte Behauptungen/Feststellungen gerne mit Begründung*! |
Ich versuch es, obwohl ich die Corona-Impfung immer mehr spüre. Nehme an, eine einzelne positiv geladene, kreisförmige Platte mit radialsymmetrischer Ladungsverteilung liege in der xy-Ebene mit dem Mittelpunkt im Ursprung. Dann ist klar, dass das E-Feld auf der z-Achse (Mittelsenkrechten) parallel zur z-Achse steht und dass dort gilt
<E_\mathrm{P}(z) \quad \text{für beliebige }z, d>0)
(man kann sich dazu zuerst einen dünnen, kreisförmigen Ring mit konstanter Linienladungsdichte vorstellen, da ist es klar. Das Feld der ganzen Plattenladung erhält man durch Integration über solche kreisförmigen Ladungen).
Das Feld eines Plattenkondensators ist die Überlagerung der Felder der einzelnen Platten. Nehme an, die zweite Platte mit gleicher Ladungsverteilung, jedoch negativem Ladungsvorzeichen befinde sich bei z=-d mit d>0. Dann gilt für das Feld des Kondensators auf der z-Achse
=E_\mathrm{P}(z)-E_\mathrm{P}(z+d)>0)
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 19:28 Titel: |
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Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: |
Innerhalb der Platte sollte Ladungstrennung stattfinden, ob dabei innen ein feldfreier Raum entsteht, das wüsste ich jetzt gar nicht - also ob eine schon stark geladene dünne Platte sich noch der start polarisieren lässt, dass Feldfreiheit zustande kommt. Es gibt ja durchaus - siehe Dielektrikum - unterschiedliche Grade der Polarisierbarkeit. |
Bei Kupfer musst Du schon ganz schön viel Ladung aufbringen, bis irgend eine Sättigung zustandekommt. Bei den Beispielrechnungen, die ich dazu gesehen habe, bringt jedes Kupferatom ein freies Elektron mit sich. Ich denke, das Modell "Ohm'scher Leiter" passt da schon ganz gut.
| Zitat: |
Wenn wir uns die Außenwirkung einer eventuell stark polarisierten Kondensatorplatte anschauen, so könnten wir auch, wie ich denke, die Platte einfach in zwei Teile zerteilen, eine stark negative Platte und eine weniger stark negative Platte.
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Ja, oder noch besser: eine negative geladene (gedachte) Scheibe, die wir uns als im Ladungszentrum der negativen Platte angeordnet denken.
Zusätzlich eine positive Scheibe, die wir uns als im Ladungszentrum der positiven Platte angeordnet denken.
(Für die Berechnung des jeweiligen Ladungszentrums müssen wir dann natürlich die Existenz der jeweils anderen Platte mit berücksichtigen.)
Das Feld beider Platten zusammen ist die Überlagerung beider Einzelfelder.
Wir stellen uns nun einen Punkt P auf der Symmetrieachse vor, an dem E=0 wird. Dieser hat von beiden scheibenförmigen Ersatzladungszentren eine unterschiedliche Entfernung. Die Feldstärke soll jedoch (bis auf das Vorzeichen) gleich sein.
Viele Grüße
Michael
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 19:33 Titel: |
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Hallo,
| Lorz hat Folgendes geschrieben: |
Auch diese Simulation von Leifi liefert ein Elektrisches Feld, das außerhalb der Platten genau stark ist, wie dazwischen.
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In dem Leifi-Bid sind gar keine Platten. Das sind nur als ortsfest angenommene Einzelladungen. Das ist was ganz anderes als wir hier diskutieren.
Bei Kupferplatten haben wir viele Schichten ortsfester Rumpfatome und praktisch genauso viele nicht-ortsfeste Elektronen, die dem Feld so weit es geht folgen.
Viele Grüße
Michael
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 20. Nov 2023 19:41 Titel: |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: |
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Aber genau darauf will ich ja hinaus - der Unterschied zwischen ) und ) lässt sich beliebig stark unterschreiten. Während die Spannung konstant bleiben kann (wenn ich  konstant halte) Dh ich kann den Einfluss des elektrischen Feldes, was direkt hinter der Platte ist, beliebig herunterschrauben. Das nimmt das Feld im übrigen Raum in die Pflicht: dieses übrige Feld muss für den Stromfluss beim Kurzschluss des Kondensators sorgen.
Ich verstehe daher nicht, warum es wichtig sein soll, darauf hinzuweisen, dass  . Denn DORT liegt doch Kuriosität der Plattenkondensatorentladung - wahrscheinlich würde jeder aus dem Bauch herausdenken: "Auf der Platte drängeln sich die Elektronen und wollen da unbedingt runter." Doch nein, sie "wollen" dort nicht herunter, zumindest nicht runter entlang der Außenseite. Stattdessen gibt elektrische Felder weiter weg vom Plattenkondensator mitten Raum und dort "startet" der Stromfluss. Das ist zumindest für MICH hier der Knackepunkt. Doch ich will mich halt absichern, dass ich das wirklich richtig überdacht habe. Aber ich bekomme jetzt von Euch als "Gegenargument", dass immer noch ein kleines Feldchen an der Plattenaußenseite sein wird. Aber das wirft doch die Kuriosität hier nicht um?!
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2023 20:14 Titel: |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Aber genau darauf will ich ja hinaus - der Unterschied zwischen und lässt sich beliebig stark unterschreiten. |
Ja, je ausgedehnter die Platten sind, um so kleiner ist das Feld auf den abgewandten Seiten der Kondensatorplatten.
Für die ursprüngliche Frage spielt das aber gar keine Rolle - ich verstehe hier auch das Problem nicht mehr ganz. Fakt ist, dass bei geladenem Kondensator eine Potentialdifferenz zwischen den Platten besteht. Verbindet man die Platten durch Leitungen, so durchlaufen die Leitungen, egal wie sie liegen, Regionen mit Feldern, welche die Ladungen im Leiter beschleunigen. Das wiederum wirkt (ich stelle mir das einfach so vor) wie eine Pumpe. Wenn Ladungen beschleunigt werden, führt das ja auch wieder zu E-Feldern im Leiter, Ladungen werden "weitergezogen" bzw. "weitergestossen". Liegen Teile der Leitungen in praktisch in feldfreien Regionen, so besteht dennoch ein "Druckgefälle" im Leiter, welcher den Ladungstransport von der positiven zur negativen Platte antreibt. Ok, wahrscheinlich ist das jetzt alles zu bildlich und simpel gedacht.
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 20. Nov 2023 20:31 Titel: |
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So (erstes Bild) stellt man sich intuitiv (auch nach Physikstudium) den Potialverlauf vor (Höhendifferenz=Spannung, Verlauf entlang eines Kabels, das jeweils die Rückseiten der Kondensatorplatten miteinander verbindet)
So (zweites Bild) ist der Verlauf tatsächlich.
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| Beschreibung: |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2023 21:01 Titel: |
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Hallo,
| Zitat: |
So (zweites Bild) ist der Verlauf tatsächlich. |
bei meiner Intuition ist das hohe Potential bei Plus. Bei üblichen Kabeln mit identischem Durchmesser/Material und bei Annahme einer überall gleich großen Stromstärke sinkt das Potential dann linear mit der Kabellänge.
Viele Grüße
Michael
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 20. Nov 2023 21:25 Titel: |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Aber Du meinst, das wäre nicht so? |
Nicht, wenn die Platten kurzgeschlossen werden.
| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Woher kommen dann die Kräfte, die die Ladungen von B nach A schieben? |
Eine Verbindung von A nach B genügt nicht, um die Platten kurzzuschließen. Zeichne mal einen Draht ein, der Deiner ursprünglichen Bedingung genügt. Dann siehst Du vermutlich selbst, wo die Kräfte herkommen.
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