Hi sitzt gerade vor einer aufgabe und komme net recht weiter vllt. könnt ihr mir ja helfen
Warum wird eine dielek. Flüssigkeit in eine Kondensator hineingezogen, wenn man dessen Ladung konstant hält, und heruasgedrückt wenn man die Spannung festhält?
Der erste Teil is mir irgendwie schon klar nur beim zweiten komme ich net weiter
gruß
Hallo
Warum wird eine dielek. Flüssigkeit in eine Kondensator
hineingezogen, wenn man dessen Ladung konstant hält, und
heruasgedrückt wenn man die Spannung festhält?
Die Kapazität eines Kondensators ist propotional zum darin enthaltenen Dielektrikum:
C ~ ε
Die el. Feldenergie eines Kondensators beträgt:
W = 0.5 CU²
oder wegen Q = CU
W = 0.5 Q²/C
Bei konstanter Spannung gilt also:
W ~ ε
Die Energie kann also minimiert werden, wenn ε kleiner wird. Da ein System immer sein Energieminimum anstrebt, resultiert dies in einer Kraft, die das Dielektrikum (Wasser) aus dem Kondensator herausdrückt.
Bei konstanter LAdung gilt dagegen:
W ~ 1/ε
Jetzt wird die Energie minimiert, wenn ε größer wird. Dies resultiert in einer Kraft, die das Dielektrikum in den Kondensator hineinzieht.
Gruß
Oliver
Jo vielen Dank!!!
Gruß
Hallo Oliver,
Die Energie kann also minimiert werden, wenn ε kleiner
wird. Da ein System immer sein Energieminimum anstrebt,
resultiert dies in einer Kraft, die das Dielektrikum (Wasser)
aus dem Kondensator herausdrückt.
Das stimmt nicht. Das System ist im Fall konstante Spannung nicht der Kondensator sondern die Kombination Spannungsquelle/Kondensator. Es läßt sich also garnicht so einfach sagen, wann dieses System ein Energieminimum annimmt.
Bei konstanter LAdung gilt dagegen:
W ~ 1/ε
Jetzt wird die Energie minimiert, wenn ε größer wird.
Dies resultiert in einer Kraft, die das Dielektrikum in den
Kondensator hineinzieht.
Hier ist das System der Kondensator alleine und deshalb wird das Dielektrikum tatsächlich hereingezogen.
Bei konstanter Spannung wird es aber auch hereingezogen. Das kann man am besten durch die Energiebetrachtung im Kondensator erkennen. Nehmen wir der Einfachheit halber an, εr des Dielektrikums wäre genau 2, d.h., die Kapazität verdoppelt sich dann mit Dielektrikum. Die Energie im Kondensator beträgt ohne Dielektrikum W = 0.5 U²*C. Beim Einführen des Dielektrikums muß die Spannungsquelle wegen Q=U*C nochmal die gleiche Ladungsmenge in den Kondensator „nachschieben“ und leistet dabei am Kondensator die Energie W = U*Q = U²*C. In den Kondensator mußte also insgesamt die Energie W = 0,5U²C + U²C = 1,5U²C hereingesteckt werden, um ihn auf U zu laden und zu halten. Wenn ich ihn jetzt aber von der Quelle trenne und entlade, kann ich nur die Energie W = 2* 0,5U²C = U²C entnehmen. Die fehlenden 0,5U²C müssen von der Spannungsquelle aufgewendet worden sein, um das Dielektrikum zwischen die Platten zu ziehen.
Allgemein gilt: Ein Dielektrikum mit εr immer zwischen die Platten eines geladenen Kondensators gezogen
Jörg
Hallo,
Warum wird eine dielek. Flüssigkeit in eine Kondensator
hineingezogen, wenn man dessen Ladung konstant hält, und
heruasgedrückt wenn man die Spannung festhält?
Wer sagt das ? Hast Du das mit eigenen Augen gesehen ?
Der erste Teil is mir irgendwie schon klar nur beim zweiten
komme ich net weiter
Überlege mal: Wenn der Kondensator ->unendlich groß ist, woher soll das Wasser dann wissen, ob die Ladung oder die Spannung konstant ist und ob es sich nun hinein oder herausbewegen soll ?
Genaueres siehe Antwortposting an Oliver.
Jörg
Hallo Jörg,
Die Energie kann also minimiert werden, wenn ε kleiner
wird. Da ein System immer sein Energieminimum anstrebt,
resultiert dies in einer Kraft, die das Dielektrikum (Wasser)
aus dem Kondensator herausdrückt.Das stimmt nicht. Das System ist im Fall konstante Spannung
nicht der Kondensator sondern die Kombination
Spannungsquelle/Kondensator.
Stimmt, das habe ich in der Eile übersehen. Schade, wäre ansonsten so schön einfach…
Gruß
Oliver
Allgemein gilt: Ein Dielektrikum mit εr immer zwischen die Platten eines geladenen Kondensators
gezogen
Natürlich muß es heisen εr > 1, sorry
Jörg