Mathe Aufgabe: Kondensatorplatten

Question

Hallo zusammen,

Nach der Klausur wurde es bei uns ein bisschen physikalischer (eigentlich richtig physikalisch). Da Physik im Gegensatz zu Mathe nicht so mein Fach ist, brauche ich dringend eure Hilfe:

1) Zwischen 2 Kondensatorplatten mit dem Abstand 5cm und je 450cm^2 Fläche liegt die Spannung U=10kV

a) Wie groß ist die Feldstärke E und Flächeninhalt a der fehlerzeugenden Ladungen? Welche Ladung trägt jede Platte?

b) Wie ändern sich diese Werte, wenn man die Platte A) bei konstanter Plattenladung (Platte isoliert), B) bei konstanter Spannung (Quelle angeschlossen) auseinander zieht?

c) Welche Spannung muss man bei d = 5cm zwischen die Platte legen, damit sie 10nC tragen?

Gruß

Comments

$$ C = \varepsilon \cdot \frac{A}{d} $$
$$C = \frac{Q}{U} $$
$$ E = \frac{U}{d}  $$

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E = U /d ------>  10000 V / 5 cm = 2000 V/cm !

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Das gehört wahrscheinlich zu a, aber was ist mit dem Fläche von 450cm²?

Kannst du mir auch bei b und c helfen?

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Welche Formel benutzt man für welche Aufgabe?

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Kann mir einer von euch bei diesen Aufgaben helfen?

Answer 1

zu a)

Feldstärke E = U/d (wurde oben schon berechnet)

Flächeninhalt a der fehlerzeugenden Ladungen -> höre ich zum ersten Mal

Zur Ladung pro Platte ist zu sagen, dass die eine Platte die Ladung +Q und die andere Platte die Ladung -Q besitzt. Die Ladungen müssen auf beiden Platten gleich sein aufgrund von Influenz.

C = ε₀*ε_r*A/d mit ε₀ = 8,854*10^-12 As/(Vm) und ε_r = 1 (für Luft zwischen den Platten)

-> C = 8,854*10^-12 As/(Vm) *1*0,0450 m²/(0,05 m) ≈ 8*10^-12 As/V =  8*10^-12 C/V = 8*10^-12 F = 8 pF, p = pico

zu b)

A: Isoliert bedeutet von der Spannungsquelle getrennt? Q = const und d wird größer

....

B: U = const und d wird größer, E = U/d -> E wird kleiner

zu c) n = nano = 10^-09 , mit C = Q/U und C = ε₀*ε_r*A/d folgt

Q/U = ε₀*ε_r*A/d  -> U = Q/(ε₀*ε_r*A/d) = 10*10^-09C/(8*10^-12F) = 1250 C/F = 1250 As/(As/V) = 1250 V = 1,25 kV

Comments

b) musst du dir noch mal angucken.

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hm ja, habe mal eine Verständnisfrage gestellt

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Das, was jetzt noch da steht, stimmt. Der Fehler war in dem Teil, den du gelöscht hast.

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Wenn der von der Spannung getrennt ist, bleibt die Plattenladung erhalten

Q2 = Q1 oder C2*U2 = C1*U1 oder U2 = (d2/d1) *U1