An zwei Kondensatoren
a) Geben Sie die Ersatzkapazität
b) Welche Gesamtladung
c) Wie ändert sich die gesamte elektrische Feldenergie durch die Parallelschaltung? Wird die Energie größer oder kleiner? Haben Sie dafür eine physikalische Erklärung?
a) Ersatzkapazität
Die Ersatzkapazität ergibt sich durch Addition (Parallelschaltung), d.h. es gilt
b) Gesamtladung
Ein Ladungsausgleich zwischen den positiv und den negativ geladenen Elektroden ist beim Verbinden gemäß der Aufgabenstellung nicht möglich, da zwischen diesen keine leitende Verbindung hergestellt wird.
Deshalb ergibt sich die Gesamtladung durch Addition der individuellen Ladungen
Die Spannung der Parallelschaltung erhalten wir dann aus
und
c) Feldenergie
Mit der Gleichung
bzw.
Die Differenz der Energien ist gemäß (Hinweis: Umformung elementar, aber recht aufwändig)
negativ, d.h. die elektrische Feldenergie nimmt ab.
Ein Teil der elektrischen Feldenergie wird also in andere Energieformen umgewandelt. Dafür kommen Ohm'sche Verluste in den Verbindungsleitungen sowie Abstrahlungsverluste in Frage, die während der anfänglichen Ladungsträgerbewegung zwischen den Elektroden auftreten (Hinweis: Elektroden mit gleichnamigen Ladungen, siehe oben).
a)
b)
c) Feldenergie nimt ab