16 / 18

Aufgabenstellung:

Ein Plattenkondensator ist auf die Spannung aufgeladen. Die Kondensatorplatten sind quadratisch (Seitenlänge ) im Abstand . Das Dielektrikum zwischen den Platten sei Luft. Der Einfluss des Streufeldes werde vernachlässigt.

Berechnen Sie:
a) den Betrag der elektrischen Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten,
b) die Kapazität ,
c) die Ladung und
d) den Energieinhalt des Kondensators. (Achtung: Hier muss berücksichtigt werden, dass während des Ladevorgangs von 0 auf ansteigt!)
e) Wie ändert sich die Kapazität , wenn der Kondensator mit Papier statt mit Luft gefüllt wird?
f) Wie ändert sich die Kapazität C, wenn nur eine Hälfte des Kondensators mit Papier als Dielektrikum gefüllt wird?

Lösungsweg:

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

a) Feldstärke

b) Kapazität

mit

c) Ladung

d) Energieinhalt

e) Kapazität

f) Kapazität

2 Ersatzanordnungen möglich:

(1) Möglichkeit

2 Kondensatoren mit halber Fläche und gleichem Abstand (paralleler Aufbau)

Abbildung

(2) Möglichkeit

2 Kondensatoren mit gleicher Fläche und halbem Abstand (serieller Aufbau)

Abbildung

Reihenschaltung Kondensatoren

Lösung:

a)

b)

c)

d)

e) (1)

(2)