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*Physik Freak Girl*
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 *Physik Freak Girl* Verfasst am: 14. Apr 2007 15:08 Titel: Elektrische Feldkonstante am Plattenkondensator |
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Hi 
Kann mir jemand vielleicht mit einer Übungsaufgabe helfen? Wir haben das Thema gerade angefangen und ich versteh noch nicht so ganz, wie man das alles ausrechnet 
Also, die Aufgabe ist, dass die Elektrische Feldkonstante  bestimmt werden soll. Um das zu können wird ein Plattenkondensator mit Kreisplatten (Radius: 10cm) jeweils durch Anlegen der Spannung U= 200V aufgeladen. Dann wird der Kondensator, nach der Trennung von der Spannungsquelle über einen Meßverstärker (misst die abfließende Ladung), entladen.
Messreihe:
1)  (Plattenabstand d=0,3mm)
2)  (Plattenabstand d=0,5mm)
3)  (Plattenabstand d=0,8mm)
Was ist der mittlere Wert für ?
Wäre super, wenn ihr mir helfen könnt!!! |
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para
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| para Verfasst am: 14. Apr 2007 20:19 Titel: |
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So .. was weißt du denn schon über den Plattenkondensator? Offenbar wird ja hier der Kondensator immer mit der gleichen Spannung aufgeladen und dann gemessen wie groß die gespeicherte Ladung war. Welche fundamentale Eigenschaft eines Kondensators gibt denn den Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und gespeicherter Ladung an? Wie sieht das in einer Formel aus?
Kennst du eine Formel wie du diese Größe beim Plattenkondensator berechnen kannst, wenn du unter anderem seine Plattengröße und den Abstand der Platten kennst? (Wenn die Dielektrizitätskonstante noch drinstehen würde umso besser, die willst du ja berechnen. ;-))
Wenn du dann soweit bist, kannst du die angesprochene Größe des Kondensators einmal mit der gegebenen Spannung und Ladung und einmal mit der anderen Formel (in der dann A, d und Epsilon_0 stehen) ausdrücken.
Kannst du diese dann gleichsetzen und nach der Feldkonstante umstellen?
Kommst du damit schon etwas weiter?
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*Physik Freak Girl*
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| *Physik Freak Girl* Verfasst am: 15. Apr 2007 10:58 Titel: |
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Also, ich hätte die Formel  . Kann ich die verwenden? Wie muss ich das machen? |
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para
Moderator
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 12:26 Titel: |
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| *Physik Freak Girl* hat Folgendes geschrieben: | | Kann ich die verwenden? |
Ja, die solltest du sogar verwenden. ^^ - Weißt du denn wofür die einzelnen Größen neben der Feldkonstante in der Gleichung im einzelnen stehen? Was gibt insbesondere das C an? (Welcher Zusammenhang wird dadurch charakterisiert?)
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*Physik Freak Girl*
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| *Physik Freak Girl* Verfasst am: 15. Apr 2007 14:52 Titel: |
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Also, C ist doch die Kapazität, A die Plattenfläche und d der Plattenabstand, oder? |
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 15:53 Titel: |
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Richtig. :-) - Und was gibt denn die Kapazität eines Kondensators an? (Wie kannst du vielleicht den Zusammenhang zwischen Kapazität, anliegender Spannung und gespeicherter Ladung bei einem Kondensator in einer Formel ausdrücken?)
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*Physik Freak Girl*
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| *Physik Freak Girl* Verfasst am: 15. Apr 2007 16:18 Titel: |
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Also, da C die Kapazität ist, U die Spannung ist und Q die Ladung, hätte ich noch die Formeln  oder  oder auch einfach  |
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 16:31 Titel: |
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Okay, jetzt hast du ja jeweils die Spannung mit der aufgeladen wurde und die entsprechende Ladung gegeben und willst daraus (als Zwischenschritt) die Kapazität des Kondensators berechnen.
Welche Formel würdest du dann am geeignetsten nehmen?
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*Physik Freak Girl*
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 18:33 Titel: |
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Vielleicht, oder vielleicht nicht? Du musst doch wissen, ob dir so eine Formel weiterhelfen kann wenn du Q und U gegeben hast und C berechnen willst ... ;-)
... also dann - nichts wie für 1), 2) und 3) jeweils die Kapazität ausgerechnet und schonmal drüber nachgedacht wie man dann weitermachen könnte. ^^
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*Physik Freak Girl*
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 18:54 Titel: |
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Leider nicht (ganz). Erstmal gehört zu jeder physikalischen Größe eine Einheit (welche bei der Kapazität?) und dann hast du dich anscheinend bei den Nullen verzählt.
Ich würde vorschlagen du rechnest das (und die beiden anderen Werte) nochmal aus und schreibst es dann nochmal mit abgetrennten Zehnerpotenzen hin (wie bei den Ladungen in der Aufgabenstellung), oder mit dem entsprechenden Vorsatz vor der Einheit (die natürlich dazugehört) - dann kann das mit den Nullen gar nicht passieren. ^^
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*Physik Freak Girl*
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 19:23 Titel: |
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Jep, das sieht soweit schon sehr gut aus. Hast du eine Idee wie man jetzt weitermachen könnte?
Du hast jetzt für die einzelnen Fälle die Kapazität berechnet die der Kondensator gehabt haben muss. Weiter oben hatten wir schon eine Gleichung gefunden die eventuell für die Aufgabe nützlich sein könnte.
| *Physik Freak Girl* hat Folgendes geschrieben: | | Also, ich hätte die Formel . Kann ich die verwenden? |
Die Antwort ist: ja, jetzt! ^^ - Bis auf die Feldkonstante sind alle Größen bekannt (die Kondensatorfläche lässt sich leicht berechnen). Also kannst du die Gleichung umstellen und für alle drei Fälle den Wert für die Feldkonstante bestimmen.
Nicht irritieren lassen wenn die nicht 100% übereinstimmen, schließlich waren das Experimente, womit die Messungenauigkeit eine gewisse Rolle spielt.
Welche Werte bekommst du dann jeweils für ?
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*Physik Freak Girl*
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| *Physik Freak Girl* Verfasst am: 15. Apr 2007 19:59 Titel: |
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Für die Fläche habe ich  .
Dann habe ich 
 \cdot (0{,}03 \, \mathrm{cm} / 314{,}16\, \mathrm{cm^2}) \\ &=& 8{,}59434683 \cdot 10^{-14} \, \mathrm{C/Vm})
 \cdot (0{,}05\, \mathrm{cm} / 314{,}16 \, \mathrm{cm^2}) \\ &=& 8{,}912655971 \cdot 10^{-10} \, \mathrm{C/Vm})
 \cdot (0{,}08\, \mathrm{cm}/314{,}16 \, \mathrm{cm^2}) \\ & = & 9{,}167303285 \cdot 10^{-10} \, \mathrm{C/Vm})
Ist das so richtig oder muss ich vielleicht noch *2 rechnen, wegen der Anzahl der Platten, oder so was???? |
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para
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| para Verfasst am: 15. Apr 2007 20:37 Titel: |
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Okay .. mit deiner Formel für die Feldkonstante bin ich vollkommen einverstanden. Noch schöner wäre es wenn du anstelle der gerundeten Fläche nur  einsetzen würdest, aber die Abweichungen sind minimal.
Richtig ist es auch, die Fläche einer Platte einzusetzen. Die Formel .... für die Kapazität beim Plattenkondensator gilt in der Form, wenn beide Platten gleich groß sind (nämlich die Fläche A haben), und im Abstand d parallel zueinander stehen. Soweit ist alles gut.
Was deine Ergebnisse angeht würde ich dir dringend nochmal empfehlen die Einheiten mitzuschreiben und zu berücksichtigen. Du setzt zwar cm und cm² ein, am Ende steht aber etwas mit /m, ich vermute die Abweichung um mehrere Zehnerpotenzen bei  ist darauf zurückzuführen. Warum die anderen beiden Werte für die Feldkonstante dann um vier Zehnerpotenzen größer sind als die erste kann ich auch nicht nachvollziehen. Einfach nochmal rechnen. ;-)
Also: nochmal sauber mit allen Einheiten hinschreiben und die Einheitenprobe machen (wenigstens einmal, die anderen beiden Male sind ja völlig analog), und gegebenenfalls Zehnerpotenzen und/oder Einheiten der berechneten Feldkonstanten korrigieren.
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*Physik Freak Girl*
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| *Physik Freak Girl* Verfasst am: 15. Apr 2007 20:54 Titel: |
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Auf jeden Fall schonmal vielen, vielen Dank
Aber wie sind denn jetzt die richtigen Ergebnisse? (Bin allmählich verzweifelt)
Hast recht, mein Problem sind echt die Einheiten  |
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para
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| para Verfasst am: 16. Apr 2007 15:43 Titel: |
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| *Physik Freak Girl* hat Folgendes geschrieben: | | Aber wie sind denn jetzt die richtigen Ergebnisse? (Bin allmählich verzweifelt) |
Ich denke das bekommst du auch selbst sehr gut hin - da ist auch das Erfolgserlebnis viel größer. ;-P
Wenn man sich z.B. die erste Rechnung nochmal ausführlich aufschreibt:Kannst du das soweit mit den Einheiten usw. nachvollziehen?
Kannst du dann durch Kürzen und Ausrechnen soweit vereinfachen, dass Maßzahl und Maßeinheit der Feldkonstante stimmen?
| *Physik Freak Girl* hat Folgendes geschrieben: | | Hast recht, mein Problem sind echt die Einheiten |
Da hilft dann aber (leider) erst recht nur selbermachen längerfristig weiter. 
So schwer ist das nicht, und das Ziel ist nicht mehr weit .. einfach nochmal probieren. :-)
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