Fragen zum Kondensator

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Autor
Fragen zum Kondensator
Suche nach: kondensator (17367)

    







BID = 498406

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
Wohnort: Karlsruhe
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Hi,

ich habe im Rahmen der Vorbereitung zur Klausur zu elektromagnetischen Feldern noch ein paar offene Fragen zum Kondensator:

1) Man führt eine Metallplatte in das Feld eines Plattenkondensators ein. Kann man die Kapazität dieser Anordnung dann i.A. bestimmen, indem man die Kapazität der Serienschaltung aus den "Einzelkapazitäten" zwischen jeweils einer Elektrode und der Metallplatte berechnet.
Hat die Dicke der Metallplatte einen Einfluss auf die Kapazität?


2)
a) Wie berechnet man i.A. die Kapazität einer 2-Elektrodenanordnung, wenn die Ladungen betragsmäßig unterschiedlich groß sind, bzw. eine Ladung gleich 0 ist?

b) Wie ergibt sich das für den Fall eines Plattenkondensators?

Ich habe mir überlegt, dass vermutlich die gleiche Ladung (anderen Vorzeichens) auf der ungeladenen Elektrode als Oberflächenladung auf der zugewandten Oberfläche influenziert wird.
Falls die Elektrode geerdet ist, ist auch die Gesamtladung der Elektrode so groß wie die der anderen Elektrode und die Anordung ist nach außen hin elektrisch neutral?


Stimmt das so?


Grüße, Max

BID = 498465

abracadabra

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Beiträge: 361

 

  


Zitat :
a) Wie berechnet man i.A. die Kapazität einer 2-Elektrodenanordnung, wenn die Ladungen betragsmäßig unterschiedlich groß sind, bzw. eine Ladung gleich 0 ist?


Wie wärs mit C=Q/U


Andernfalls versteh ich diese Frage nicht.

Grüße
abracadabra

BID = 498481

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
zu 1.)
die Kapazität ist die Reihenschaltung der beiden
"Einzelkapazitäten, oder einfacher betrachtet
die Kapazität der ursprünglichen Anordnung, mit
um die Dicke der eingeführten Platte reduziertem Abstand.
In Gedanken kann man die eingeführte Platte an eine
Platte des Kondensators anlehnen.
Selbstverständlich hat die Dicke der Platte einen Einfluß,
denn der Abstand des "Restkondensators" wird geringer, s. o.
zu 2.)
Die Kapazität hat überhaupt nichts mit dem
Ladungazustand zu schaffen. Auch ein ungeladener
Kondensator hat seine Kapazität, die aus seiner
Geometrie und DK des Dielektrikums resultiert.
Gruß
Georg


[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am  8 Feb 2008 11:23 ]

BID = 498733

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
Wohnort: Karlsruhe
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Zitat :
abracadabra hat am  8 Feb 2008 10:16 geschrieben :


Wie wärs mit C=Q/U

Und welche Ladung soll ich dann nehmen?
Meine Frage war eigentlich, ob ich davon ausgehen kann, dass durch Influenz auf der anderen Platte eine betragsmäßig gleich große Ladung ist.


Zitat :

zu 1.)
...


Okay, thx


Zitat :

zu 2.)
Die Kapazität hat überhaupt nichts mit dem
Ladungazustand zu schaffen. Auch ein ungeladener
Kondensator hat seine Kapazität, die aus seiner
Geometrie und DK des Dielektrikums resultiert.

Das ist klar, aber wie kommt man auf die Formel C = permittivität * A/d ?
Doch wohl über die Definition der Kapazität C = Q/U ... für |Q| gleich auf beiden Platten. Q verhält sich natürlich auch immer proportional zu U, deshalb reicht es ja auch aus, die Spannung über das E-Feld in Abh. der Ladung zu berechnen, dann kann man die Ladung kürzen und bekommt den bekannten Ausdruck.

Ich würde aber gerne wissen, wie man rechnen kann, wenn bloß bspw. ein Plattenkondensator mit bekannter Kapazität C gegeben ist, dessen eine Platte die Ladung Q trägt, die andere die Ladung 0 Coulomb.
Wie groß ist jetzt die Spannung? Das aus der Ladung Q resultierende E-Feld muss doch wohl auch die influenzierte Flächenladung auf der ursprünglich ungeladenen Elektrode berücksichtigen...

Grüße,
Max

[ Diese Nachricht wurde geändert von: M@xxx am  9 Feb 2008  0:43 ]

BID = 498784

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo max,
dein Problem wird mir langsam klarer.

Der Ansatz, "die eine Platte wird mit x Cb geladen,
die andere mit 0 Cb" ist das Problem.
Leider wird das in vielen Physikbüchern nicht wirklich
präzise dargestellt.
Also:
man kann nicht "irgendetwas mit x Cb aufladen", woher
sollen die "Cbs" denn kommen? Die Ladung muß man irgendwo
entnehmen.
Zunächst ist die Welt grundsätzlich elektroneutral.
Wenn man etwas "aufläd", dann immer gegen eine Umgebung,
und eine solche Anordnung hat eine Kapazität.
Man kann also eine Kugel gegen "Erde" laden, oder
die Platten eines Kondensators gegeneinander.
Im Grunde ist es am einfachsten, sich auch bei der
"statischen" Elektrizität einfach eine Hochspannungsbatterie
und Kapazitäten vorzustellen. "Aufladen" ist ein
Stromfluß, und erfordert einen geschlossenen Stromkreis.
Gruß
Georg

BID = 499004

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
Wohnort: Karlsruhe
ICQ Status  

Aber es ist doch schließlich ohne weiteres möglich, eine Platte ungeladen zu belassen und auf der anderen eine Ladung aufzubringen.
Unter der Voraussetzung natürlich, dass zu der Ladung auf der Platte zu mindest im Unendlichen immer eine Gegenladung existiert...

BID = 499115

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
---------------------------
Unter der Voraussetzung natürlich, dass zu der Ladung auf der Platte zu mindest im Unendlichen immer eine Gegenladung existiert...
----------------------------
Dann ist dafür die Kapazität gegen dieses "Unendliche" relevant,
nicht die Kapazität zwischen den Platten.
Gruß
Georg

BID = 501788

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
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Okay,
ich finde zwar alles plausibel, was du gesagt hast, aber ich habe mal eine in etwa solche Aufgabe gesehen:

Gegeben ist ein Kondensator mit der Kapazität C. Die eine Platte trägt die Ladung Q1 = Q, die andere trägt die Ladung Q2 = 0.

Wie groß ist die Spannung zwischen der beiden Platten?

(Wie sieht das gesamte E-Feld aus?)
> Gut, die Feldlinien die von Q (> 0) ausgehen münden natürlich irgendwo im Unendlichen, aber dadurch weiß ich noch nicht, wie das Feld zwischen den Platten aussieht...

Grüße

BID = 501800

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
zunächst hör bitte mal mit diesem "Unendlichen" auf.
Das ist einfach Quatsch.
Geladen wird gegen eine Umgebung, und die ist niemals
unendlich weit weg.
Es gibt in diesem Fall die beiden Kapazitäten der
Kondensatorbeläge zur "Erde" und die Kapazität der
Beläge zueinander.
Die Erde ist entweder wirklich die Erde, oder besser
(für die Berechnung und Vorstellung) ein Blech auf dem
Labortisch.
Nun zeichnest du die Schaltung der drei Kapazitäten und
lädtst die eine Kapazität "Erde/linker Belag" auf mit
deinen x Cbs.
Daran hängt die Reihenschaltung aus der Kapazität
zwischen den Belägen und der Kapazität "Erde/rechter Belag".
Auch diese Reihenschaltung wird mitgeladen.
Gruß
Georg

BID = 501869

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
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Okay,

und wie berechne ich dann die Spannung, wenn nur die Kapazität zwischen den Elektroden gegeben ist.
Unabhängig von der Platte.

Ich frag das nur, weil ich mal eine so gestellte Aufgabe gesehen habe...

BID = 501896

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Max,
wenn die nicht gegeben sind, dann ist die Aufgabe nicht lösbar,
höchstens mit der Hilfsannahme, die beiden Kapazitäten zur
Erde seien im Vergleich zur Kap des Kondensators vernachlässigbar.
(Was in der Praxis zutrifft)
Oder die Antwort lautet: unlösbar, oder du hast die Aufgabe nicht
richtig/vollständig in Erinnerung.
Gruß
Georg

BID = 501925

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
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Okay,

und angenommen die Kapazitäten zur Erde seien vernachlässigbar, wie berechne ich dann die Spannung zwischen den Platten?
U = Q/2C oder U = Q/C ?
Für das zweite würde sprechen, dass durch Influenz von der zweiten Platte ein eben so großes aber gegenvorzeichig gerichtetes Feld ergibt...

BID = 501929

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
es gilt immer U=Q/C
Wenn die beiden Kapazitäten nach Erde vernachlässigbar sind,
d. h. gleich Null, dann sind die Spannung gegen Erde
unbestimmt U=Q/C=Null/Null, (und wird von der aufladenden Quelle bestimmt).
Die Spannung und Ladung zwischen den Platten ist auch Null, da kein
Strom fließen konnte, das zweite Bein nach Erde ist ja auch Null..
Mal dir mal einen Erd-Strich hin und eine
Pi-schaltung aus drei Kondenstoren, zwei zur Erde denkst du
als ganz klein (ein pF) , der "horizontale", möge einige µF haben.
Vielleicht wird es dann klar.
Das ganze ist nur mit wirklichkeitsnahen Kapazitäten
berechenbar, und die müssen bekannt sein.

Gruß
Georg

BID = 501944

M@xxx

Gelegenheitsposter



Beiträge: 50
Wohnort: Karlsruhe
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Okay,
wenn die Ladungen unterschiedlich groß sind, dann nehme ich also für Q die größere der beiden Ladungen...

War mir dabei sicher, weil dieses Problem wie gesagt ja kaum irgendwo behandelt wird und für Schaltungen nicht relevant ist.

BID = 501987

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Tu das, aber erzähle nicht,
das käme von mir.
Ächz


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