Nichtleiter im elektrischen Feld

Ein Plattenkondensator mit dem Plattenabstand und Luft als Dielektrikum ist nach Bild a auf die Spannung aufgeladen.

a) Welche Spannung liegt am Kondensator, wenn der Plattenabstand nach Bild b auf vergrößert wird?

b) Anschließend wird nach Bild c bei unverändertem Plattenabstand eine Isolierstoffplatte mit der Permittivitätszahl eingebracht, die den gesamten Raum zwischen den Platten ausfüllt.
Welche Spannung liegt jetzt am Kondensator?

Zwischen den Elektroden (Platten) eines Plattenkondensators befindet sich nach Bild a ein Isolierstoff (Dielektrikum) mit der Permittivitätszahl . Der Plattenabstand beträgt Der Kondensator ist auf die Spannung aufgeladen.

a) Wie groß ist die Kondensatorspannung , wenn der Plattenabstand nach Bild b auf vergrößert wird, die Stärke der Isolierstoffschicht aber unverändert beträgt?

Ein Plattenkondensator mit Luft als Dielektrikum und dem Plattenabstand liegt an einer Spannungsquelle mit .

a) Wie groß darf die Stärke einer zwischen die Platten geschobenen Isolierstoffplatte mit der Permittivitätszahl höchstens sein, damit die elektrische Feldstärke mit verbleibenden Luftraum nicht größer als wird?

Zwischen die Platten eines Plattenkondensators mit dem Plattenabstand und einer Plattenfläche wird eine Glasplatte von Dicke so eingebracht, dass sie an der linken Elektrode fest anliegt (siehe Abbildung). An den Platten liegt eine Spannung von . Die Dielektrizitätszahl von Glas ist

Berechnen Sie:

a) die Gesamtkapazität der Anordnung,
b) die Teilspannungsabfälle und an den Kapazitäten,
c) die elektrischen Teilfeldstärken und .

In einem Plattenkondensator nach der folgenden Abbildung sind und starke Isolierstoffschichten untergebracht. Ihre Permittivitätszahlen sind und . Die Fläche einer Kondensatorplatte beträgt . Die obere Platte trage die positive Ladung As, die untere die dem Betrage nach gleich große negative Ladung .

Gesucht sind:

a) Die in den Isolierstoffschichten vorhandenen elektrischen Flussdichten und

b) Die zugehörigen elektrischen Feldstärken und

c) Die an den Isolierstoffschichten liegenden Teilspannungen und

d) Die am Kondensator liegende Gesamtspannung

Eine Metallkugel mit dem Radius ist in einem Raum isoliert aufgehängt und trägt die positive Ladung . Gegenüber dem Kugelradius kann der Raum als unendlich groß angesehen werden. Der Raum sei luftgefüllt (d.h. ).

a) Geben Sie einen Ausdruck für die elektrische Flussdichte (Betrag und Richtung) an.
b) Wie groß ist der Betrag der elektrischen Feldstärke an der Kugeloberfläche?
c) Skizzieren Sie maßstäblich den Verlauf des Betrags der Feldstärke für .
d) Ermitteln Sie eine allgemeine Beziehung für die Spannung zwischen der Metallkugel und den weit entfernten Begrenzungsflächen des Raumes. Wie groß ist diese Spannung zahlenmäßig?
e) Skizzieren Sie maßstäblich analog zu Teil c) den Verlauf des Betrags der Feldstärke, sofern die Metallkugel nun zusätzlich mit einer dicken Isolierschicht mit der Dielektrizitätszahl umhüllt ist.

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?