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Coulombkraft auf 2 Platten mit 2 Schichten
 
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planet72



Anmeldungsdatum: 30.03.2024
Beiträge: 2

Beitrag planet72 Verfasst am: 30. März 2024 06:00    Titel: Coulombkraft auf 2 Platten mit 2 Schichten Antworten mit Zitat

Meine Frage:
ich möchte die kraft zwischen zwei identischen kondensatorplatten berechnen. zwischen den platten sollen sich 2 dielektrika befinden die jeweils in schichten übereinander parallel zu den platten liegen. eines der dielektrika ist flüssig(oben), während das andere fest(unten) und mit der unteren kondensatorplatte mechanisch verbunden ist.

Meine Ideen:
hier meine berechnungsansätze:

der doppelschichtige kondensator wird als 2 kondensatoren in reihe betrachtet:

kapazität1 = kappa_0 * kappa_1 * obere_plattenfläche / abstand_1
kapazität2 = kappa_0 * kappa_2 * untere_plattenfläche / abstand_2
gesamtkapazität = (kapazität1 * kapazität2) / (kapazität1 + kapazität2)

gesamtladung Qges = gesamtkapazität * spannung_zwischen_den_platten = Q1 = Q2
teilspannung1 = Qges / kapazität1
teilspannung2 = Qges / kapazität2
feldstärke1 = teilspannung1 / kapazität1
feldstärke2 = teilspannung2 / kapazität2

kraft zwischen oberer kondensatorplatte und der kontaktfläche zwischen den beiden dielektrika:
Fl = 0,5 * feldstärke1 * gesamtladung
kraft zwischen der kontaktfläche zwischen den beiden dielektrika und der unteren kondensatorplatte:
Fs = 0,5 * feldstärke2 * gesamtladung

schwerpunktmässig interessiert mich die kraft zwischen der oberen kondensatorplatte und der kontaktfläche zwischen beiden dielektrika.
ist mein rechenweg korrekt ? ich bitte um hinweise auf eventuelle fehler.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5943

Beitrag Myon Verfasst am: 30. März 2024 10:46    Titel: Re: coulomb kraft auf 2 platten mit 2 schichten unterschiedl Antworten mit Zitat

planet72 hat Folgendes geschrieben:
kraft zwischen oberer kondensatorplatte und der kontaktfläche zwischen den beiden dielektrika:
Fl = 0,5 * feldstärke1 * gesamtladung

Bei nur einem Dielektrikum, das den Kondensator vollständig füllt, wäre das richtig. Hier soll die Dicke des festen Dielektrikums konstant sein, während das flüssige Dielektrikum den Rest des Kondensators auffüllt?

Grundsätzlich ergibt sich die Kraft zwischen den beiden Kondensatorplatten, indem man die Änderung der gesamten Feldenergie bei einer Änderung des Plattenabstands, wobei die Ladung konstant bleibt, betrachtet:

planet72



Anmeldungsdatum: 30.03.2024
Beiträge: 2

Beitrag planet72 Verfasst am: 30. März 2024 16:15    Titel: Antworten mit Zitat

die dicke des festen dielektrikums soll konstant sein. ebenso die dicke des flüssigen dielektrikums. der abstand der platten soll sich nicht ändern. angenommen wird eine gegenkraft(z.b. mechanische blockierung). ich möchte nun die kraft wissen die bestrebt ist die platten zusammenzuziehen.
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