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Aufgabenstellung:

In einem Plattenkondensator mit der Plattenfläche und dem Plattenabstand befindet sich eine Isolierstoffplatte mit der Permittivitätszahl Das Dielektrikum füllt den gesamten Raum zwischen linker und rechter Kondensatorplatte aus. Der Kondensator wird mit Gleichspannung aufgeladen und dann von der Spannungsquelle abgeklemmt. Anschließend wird der Plattenabstand auf vergrößert. Es entsteht ein mit Luft gefüllter Abstand zwischen Isolierstoffplatte und rechter Kondensatorplatte.

a) Welche Spannung liegt jetzt am Kondensator?
b) Welche Energie ist jetzt im Kondensator gespeichert?

Lösungsweg:

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a) Spannug

Vor dem Vergrößern des Plattenabstandes ist die Kapazität des Kondensators

Nach dem Vergrößern des Plattenabstandes liegt eine Reihenschaltung von zwei Kondensatoren vor. Die erste Kapazität ist . Die zweite Kapazität ist

Die Gesamtkapazität des Kondensators ist jetzt

Da die Spannungsquelle vom Kondensator abgeklemmt wurde, bleibt die auf den Platten vorhandene (im Kondensator gespeicherte) Ladung bei Vergrößerung des Plattenabstandes konstant. Aus folgt:

b) Energie

Lösung:

a)

b)