7 / 18

Aufgabenstellung:

Ein Plattenkondensator nach Bild a mit der Plattenfläche und dem Plattenabstand enthält ein Dielektrikum mit der Permittivitätszahl Der Kondensator ist mit einer Spannungsquelle verbunden, die liefert. Der Plattenabstand wird nach Bild b auf vergrößert, wobei die Stärke der Isolierstoffplatte unverändert bleibt. Auch die Spannung bleibt unverändert .

 

 

Abbildung

Bild: Vergrößerung des Plattenabstandes bei einem Kondensator. a) Zustand vor der Vergrößerung, b) Zustand nach der Vergrößerung


a) Welche Energie wird beim Vergrößem des Plattenabstandes der Spannungsquelle zugeführt?
b) Welche Energie muss zum Vergrößem des Plattenabstandes mechanisch aufgewendet werden?

Lösungsweg:

Drücke auf "Aufdecken" um dir den ersten Schritt der Lösung anzuzeigen

a) Vor dem Vergrößem des Plattenabstandes beträgt die Kapazität des Kondensators nach Bild a

Nach dem Vergrößem des Plattenabstandes entsteht eine Anordnung nach Bild b, die als Reihenschaltung zweier Kondensatoren aufgefasst werden kann. Deren Kapazitäten betragen

Damit beträgt die vorhandene Gesamtkapazität

Der Spannungsquelle wird beim Vergrößem des Plattenabstandes die Ladung zugeführt. Folglich beträgt die der Spannungsquelle zugeführte Energie

b) Durch die Vergrößerung des Plattenabstandes nimmt die im Kondensator gespeicherte Energie um

ab. Das bedeutet, dass zum Auseinanderziehen der Platten eine Energie von

aufgewendet werden muss.

Lösung:

a)

b)