Frage zu Plattenkondensatoren

Wissenschaft Physik
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Hallo,

ich beschäftige mich zur Zeit mit Platenkondensatoren und bin dabei
auf verschiedene Fragen gestoßen:

  1. Die Gesamtkapazität bei einer Reihenschaltung von Kondensatoren
    ist 1/Cges = 1/C1 + 1/C2 + … 1/Cn. Mathematisch ist mir die
    Herleitung der Formel klar,jedoch nicht die Physik dahinter. Warum
    verhält sich die Gesamtkapazität so, dass die Gesamtkapazität kleiner
    ist als jede Einzelkapazität??

  2. Vergrößert man den Plattenabstand eines Kondensators, so erhöht
    sich die Spannung, die vom Kondensator fließt, wenn man ihn entlädt.
    Aber warum??

  3. Vergrößert man die Fläche der Platten, so fließt beim entladen des
    Kondensators ein geringerer Strom vom Kondensator. Auch hier ist
    meine Frage wieder: Warum??

Ich hoffe Ihr könnt mir hierbei ein wenig weiterhelfen!!
Danke!

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Hallo!

  1. Die Gesamtkapazität bei einer Reihenschaltung von
    Kondensatoren
    ist 1/Cges = 1/C1 + 1/C2 + … 1/Cn. Mathematisch ist mir die
    Herleitung der Formel klar,jedoch nicht die Physik dahinter.
    Warum
    verhält sich die Gesamtkapazität so, dass die Gesamtkapazität
    kleiner
    ist als jede Einzelkapazität??

Anschaulich ist es am einfachsten zu verstehen, wenn man sich eine Reihe identischer Plattenkondensatoren vorstellt. Sagen wir, es sind vier Konsatoren, die aus den Platten A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1 und D2 bestehen. Nach dem Aufladen sind A1, B1, C1 und D1 positiv geladen, die anderen negativ. A2 und B1 sind leitend miteinander verbunden. Hier werden keine Ladungen gespeichert, sondern nur durch Influenz getrennt. Bei den folgenden Plattenpaaren B2/C1 und C2/D1 ist das ebenso. Letztendlich werden nur von den Platten A1 und D2 Ladungen gespeichert, obwohl sich die Spannung auf vier Kondensatoren aufteilen muss. Daraus folgt: Die vier Kondesatoren können bei einer Spannung U gleich viel Ladung speichern, wie ein einzelner Kondensator bei einem Viertel der Spannung: U/4. Deswegen beträgt die Gesamtkapazität auch nur ein Viertel.

  1. Vergrößert man den Plattenabstand eines Kondensators, so
    erhöht
    sich die Spannung, die vom Kondensator fließt, wenn man ihn
    entlädt.
    Aber warum??

Die Platten ziehen sich gegenseitig an. Um sie auseinander zu ziehen, muss man eine Kraft aufbringen, d. h. Arbeitleisten. Die hineingesteckte Energie wird im elektrischen Feld gespeichert. Wenn die Ladungen abfließen, muss diese Energie wieder frei gesetzt werden. Mehr Energie pro Ladung bedeutet höhere Spannung.

  1. Vergrößert man die Fläche der Platten, so fließt beim
    entladen des
    Kondensators ein geringerer Strom vom Kondensator. Auch hier
    ist
    meine Frage warum?

Vermutlich fehlt in Deiner Frage: „Vergrößert man die Fläche der Platten bei gleichbleibender Ladung , so fließt eim Entladen des Kondensators ein geringerer Strom.“ Durch die größere Fläche wird die Kapazität des Kondensators vergrößert. Wenn die Ladung gleich groß ist, fällt die Spannung geringer aus. Eine kleinere Spannung lässt nach dem ohmschen Gesetz einen geringeren Strom über einen Widerstand fließen. Anschaulich: Die Ladungen sitzen nicht mehr so dicht auf den Platten, das elektrische Feld ist geringer. Insgesamt steckt weniger Saft dahinter.

Ich hoffe Ihr könnt mir hierbei ein wenig weiterhelfen!!

Das hoffe ich auch!
Michael

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Danke für die Beantwortung meiner Fragen!! Jetzt ist mir soweit alles
klar geworden!!

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Hallo Fragewurm,

  1. Die Gesamtkapazität bei einer Reihenschaltung von
    Kondensatoren
    ist 1/Cges = 1/C1 + 1/C2 + … 1/Cn. Mathematisch ist mir die
    Herleitung der Formel klar,jedoch nicht die Physik dahinter.
    Warum
    verhält sich die Gesamtkapazität so, dass die Gesamtkapazität
    kleiner
    ist als jede Einzelkapazität??

Noch ein anderes Modell:

Nimm zwei identische Platten-Kondensatoren.
Zur Serienschaltung legst du die beiden einfach direkt aufeinander.
Du hast nun einen Stapel:

  • Platte
  • Dielektrikum
  • Platte
  • Platte
  • Dielektrikum
  • Platte

Die doppelte Platte in der Mitte bringt nichts, kann also eine raus.
Die dicke der mittleren Platte hat keinen Einfluss auf die Kapazität.
Die machst du jetzt immer dünner, bis sie Verschwindet.

Nun hast du einen Kondensator, mit immer noch der selben Plattenfläche aber die Dicke des Dielektrikums hat sich verdoppelt.

MfG Peter(TOO)