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Lösung e-0077

Aufgaben zur Kapazität

Beobachtungen und Erläuterungen

Je größer der Plattenabstand ist, desto weniger Ladungen sind auf der Platten.
Erklärungen:

Je größer der Plattenabstand ist, desto geringer ist die gespeicherte Energie.
Erklärungen:

Dies verstößt nicht gegen den Energieerhaltungssatz, da die Energie der Spannungsquelle wieder zugeführt wird.

In folgenden Situationen fließen Ströme:

Die Feldstärke verändert sich nicht, wenn sich εr erhöht. Dies ist zunächst verwunderlich, da sich je ein Gegenfeld ausbildet, das das elektrische Feld eigentlich schwächen müsste. Und die Spannung soll ja konstant bleiben.
Die Lösung dieses Konfliktes besteht darin, dass ja bei gleicher Spannung mehr Ladungen auf die Platten fließen. Damit steigt die Flächenladungsdichte und damit auch das primäre elektrische Feld. Diese Zunahme von E gleicht das Gegenfeld des Dielektrikums aus.

Aufgabe

a) Die Kapazität ist definiert als: C = ε0εrA/d
Also: A = C d /ε0εr = 3,4 E-4 m2
b) Für die Ladung auf einem Kondensator gilt: Q = C U = 3 E-5 C
Für die Energie gilt: W = 1/2 C U2 = 9 E-5 J
c) Wir berechnen die Spannung aus: U = Q / C = 0,012V V und U = Wurzel(2W/C) = 0,04 V
d) Aus dem Energieinhalt eines Kondensators erhalten wir: C = 2 W/U2 = 6,94 mF
e) Wie in a) erhalten wir: A = C d /ε0εr = 0,47 m2