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Kapazität und E-Feld
 
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Alexander123
Gast





Beitrag Alexander123 Verfasst am: 20. Apr 2024 22:17    Titel: Kapazität und E-Feld Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Kann mir jemand ohne Formeln begründen, warum sich die Kapazität erhöht, wenn das E-Feld schwächer wird.

Meine Ideen:
Bei Formeln sehe ich es, kann es aber nicht so richtig nachvollziehen. I.d.R. kann mehr Ladung gespeichert werden, desto größer das E-Feld.
Q= C* U, wobei U=E*d
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5930

Beitrag Myon Verfasst am: 21. Apr 2024 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

Die Kapazität gibt an, wieviel Ladung ein Kondensator aufnimmt bei einer bestimmten Spannung, sie ist definiert als das Verhältnis



(sorry für die Formel, aber so ist nun mal die Definition).

Befindet sich ein Dielektrikum im Kondensator, ist bei gleicher Ladung das E-Feld infolge Polarisation geringer als ohne Dielektrikum. Bei gleicher Ladung ist die Spannung also kleiner, die Kapazität somit höher als ohne Dielektrikum.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3411

Beitrag ML Verfasst am: 21. Apr 2024 14:18    Titel: Re: Kapazität und E-Feld Antworten mit Zitat

Hallo,

Alexander123 hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Kann mir jemand ohne Formeln begründen, warum sich die Kapazität erhöht, wenn das E-Feld schwächer wird.

Zum einen: Nein, denn das ist nicht per se so. Wenn das E-Feld kleiner wird, weil sich die Spannung verringert, ändert sich an der Kapazität im idealen Kondensator gar nichts und bei einem realen Kondensator tendenziell nur wenig.

Zum anderen: Wieso gerade ohne Formeln, wo doch die Kapazität über das Verhältnis Q/U festgelegt ist? Ich verspreche Dir aber, dass das Teilen von Q durch U der mathematische Höhepunkt der Antwort sein wird. smile

Du willst vermutlich wissen, weshalb sich die Kapazität eines Plattenkondensators erhöht, wenn Du ein Dielektrikum zwischen die Platten schiebst.

Es gilt:
C=Q/U.

Erklärung für konstante Ladung:
Wir stellen uns vor, dass sich eine bestimmte Ladung Q auf den Platten befindet und sich im Verlauf des Experiments nicht ändert. Das ist dann der Fall, wenn der Kondensator "abgestöpselt" ist.

Wenn Du nun ein Dielektrikum zwischen die Platten schiebst, richten sich die Ladungen des Dielektrikums so aus, dass das Feld des Kondensators geschwächt wird.
https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t#/media/Datei:Dipole_im_elektrischen_Feld.svg
In der Folge sinkt die Spannung U bei konstantem Q. Das E-Feld im Dielektrikum ist durch die im Dielektrikum enthaltenen, ausgerichteten Ladungen kleiner als im Kondensator ohne Dielektrikum. Die Kapazität C=Q/U erhöht sich folglich, weil U kleiner wird.


Erklärung für eine konstante Spannung:
Wir stellen uns nun vor, dass der Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.
Wenn Du das Dielektrikum zwischen die Platten schiebst, wird die Spannung zunächst kleiner, da das E-Feld zwischen den Platten sinkt. Die Spannungsquelle schiebt aber Ladung nach, bis die Spannung wieder auf dem eingestellten Wert ist.
Die Kapazität C=Q/U erhöht sich in diesem Fall, weil Q größer wird.


Viele Grüße
Michael
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