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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 09:56 Do 13.11.2014 | | Autor: | rubi |
| Aufgabe | Zwischen zwei Kondensatorplatten (Abstand d = 5,0 cm) mit je 450 cm² Fläche liegt die Spannung 10 kV.
a) Berechne die Feldstärke und Flächenladungsdichte der felderzeugenden Ladung. Bestimme die Ladung jeder Platte.
b)Die Platten werden einmal bei angeschlossener und einmal bei abgetrennter Spannungsquelle auf d = 10 cm auseinander gezogen. Erläutern Sie Unterschiede in Bezug auf Spannung, E-Feld und Ladung. |
Hallo zusammen,
gegeben ist d = 5 cm, A = 450 cm² und U = 10 kV.
Ich habe a) so gelöst:
E = U / d = 10000 V / 5*10^(-2) m = 200.000 V/m
Flächenladungsdichte [mm] \sigma [/mm] = [mm] \varepsilon_0 [/mm] * E = 8,85 * 10^(-12) * 200.000 = 1,77 * 10^(-6) [mm] C/m^2
[/mm]
Ladung Q = A * [mm] \sigma [/mm] = 450 * 10^(-4) [mm] m^2 [/mm] * 1,77 * 10^(-6) [mm] C/m^2 [/mm] = 7,965 * 10^(-8) C
Passt das und gilt die Ladung Q dann für jede Platte ? Oder müsste ich schreiben, dass auf der einen Platte Q = + 7,965*10^(-8) C sind und auf der anderen Platte Q = -7,965 * 10^(-8) C ?
Bei b) ist mir der Unterschied nicht klar, was ich bei angeschlossener bzw. abgetrennter Spannung rechnen muss.
Natürlich könnte ich überall bei a) anstatt d = 5 cm und d = 10 cm unterstellen und prüfen, wie sich U, E und Q dadurch ändern.
Wäre das richtig und falls ja, würde diese Rechnung dann für angeschlossener Spannung oder für abgetrennte Spannung gelten ?
Vielen Dank für eure Antworten
Viele Grüße
Rubi
Ich habe diese Frage in keinem anderen Forum gestellt.
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Hallo!
Zu a)
Ein Kondensator wird ja aufgeladen, indem er an eine Spannungsquelle angeschlossen wird. Diese pumpt Ladung von der einen Seite auf die andere. Das heißt, wenn man einen Kondensator mit 1C lädt, befindet sich auf der einen Platte +1C, auf der anderen -1C. Die Flächenladungsdichte ist dann sicher [mm] \frac{Q}{A} [/mm] für jede Platte. Das heißt, dein errechneter Wert gilt für eine Platte.
zu b)
Überlege, was konstant bleibt. Das sind jeweils andere Größen, und daraus ergeben sich die Unterschiede.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 10:38 Do 13.11.2014 | | Autor: | rubi |
Hallo,
danke für deine Antwort.
zu a)
Ich habe die Antwort so verstanden, dass ich als Antwort zwei unterschiedliche Q-Werte je Platte angeben muss, einer positiv und der andere negativ. Korrekt ?
zu b)
Wenn die Spannung angelegt bleibt, würde ich einfach das ganze wie a) rechnen und für d eben 10 cm einsetzen. Dadurch würde E halbiert werden, genauso sie [mm] \sigma [/mm] und auch Q. Stimmt das ?
Wenn die Spannungsquelle weggenommen wird, entlädt sich ja der Kondensator, oder ?
Mir ist aber nicht klar, was dann passiert, wenn die Platten auseinandergezogen werden.
Kann mir hier jemand einen Tipp geben ?
Viele Grüße
Rubi
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:41 Do 13.11.2014 | | Autor: | rubi |
Hallo zusammen,
ich glaube, ich habe b) mittlerweile gelöst:
Sofern die Spannungsquelle angelegt bleibt, bleibt U konstant.
d wird verdoppelt, also wird die Kapazität C halbiert.
Halbiert wird ebenfalls Q sowie die elektrische Feldstärke E und die Flächenladungsdichte.
Wenn die Spannungsquelle wegfällt, bleibt Q konstant.
d wird verdoppelt, also wird die Kapazität halbiert.
Deshalb muss U verdoppelt werden und E bleibt wegen E = U/d konstant. Die Flächenladungsdichte bleibt gleich.
Ist das korrekt ?
Viele Grüße
Rubi
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Hallo!
Ja, das ist korrekt.
> Deshalb muss U verdoppelt werden
Naja, das klingt so, als würde man das selber machen (müssen). Das passiert aber von ganz alleine.
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Hallo!
Zu a)
Im Prinzip ja. Der errechnete Wert gilt für eine Platte, die andere Platte hat vom Betrag her den selben, aber mit anderem Vorzeichen. Allerdings kenn ich das nicht, daß man immer explizit beide angibt. (Interessant wird es, wenn man keinen Plattenkondensator mit gleich großen Flächen hat)
zu b)
Warum sollte der Kondensator sich entladen? In dem moment, in dem du die Spannungsquelle entfernst, werden beide Platten isoliert. Die Ladung auf ihnen bleibt daher konstant.
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