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| Aufgabe | Eine Parallelschaltung von Kondensatoren soll mit einer Reihenschaltung von Kondensatoren verglichen werden. Welche Schaltung speichert mehr Energie? Mit Begündung!
Ich habe diese Frage in keinem anderen Forum gestellt. |
Hallo Leute, ich hatte die Frage in meiner letzten Physikprüfung und erinnere mich gerade, dass ich ziemlich lange gebraucht habe um auf eine lösung zu kommen. Nun würde ich gerne wissen, ist meine Lösung richtig?
Formeln:
[mm] C=\bruch{Q}{U}
[/mm]
E= [mm] \bruch{1}{2} C*U^{2}
[/mm]
Die Parallelschaltung müsste mehr Energie speichern, da bei Parallel angeordneten Kondensatoren sich die Plattengröße erhöht.
[mm] C_{ges}= C_{1}+C_{2}+C_{3}
[/mm]
Bei Reihenschaltungen verringert sich die Kapazität , da sich der Plattenabstand erhöht.
[mm] \bruch{1}{C_{ges}}=\bruch{1}{C_{1}}+\bruch{1}{C_{2}}+\bruch{1}{C_{3}}
[/mm]
Ist das richtig?
Der Grund wieso ich so lange an der Aufgabe gesessen hatte war, dass ich mir nur mal die Formeln angeschaut hatte und stutzig wurde:
Es gilt ja: [mm] C=\bruch{Q}{U} [/mm] und daraus folgt: [mm] U=\bruch{Q}{C} [/mm] Also um so kleiner C wird , desto größer wird das U aus der Gleichung... und U steht in der Formel:
E= [mm] \bruch{1}{2} C*U^{2} [/mm]
zum Quadraten, hat also einen höheren Stellenwert und deshalb müsste doch die Energie um so größer werden, desto kleiner C wird und daraus dann die Spannung U größer wird...Also müsste die Reihenschaltung nach dieser Denkweise die bessere Variante sein... helft mir mal bitte auf die Sprünge, ich bin mir bei dieser Ausführung absolut nicht sicher ..
MfG Euer Hannes
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 10:36 Sa 06.02.2016 | | Autor: | Infinit |
Hallo Hannes,
ich kann Deine Verwirrung nachvollziehen, denn was in der Aufgabenstellung fehlt, ist der nicht ausgesprochene Hinweis, dass dieser Vergleich zwischen Parallel- und Reihenschaltung bei gleich großer Spannung duechgeführt werden soll. Ansonsten ist das Ganze ziemlich sinnlos. Unter dieser Voraussetzung ist Deine Überlegung zur Gesamtkapazität richtig.
Viele Grüße,
Infinit
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Was wäre denn die Antwort wenn wir diese Bedingung das die Spannung konstant sei NICHT gegeben hätten? Ginge das dann überhaupt? Wäre dann mein zweiter Lösungsvorschlag richtig?
MfG
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:56 So 07.02.2016 | | Autor: | leduart |
Hallo
irgendwas muss ja gleich sein, Ladungsmenge oder Spannung, sonst kann man nicht vergleichen.
Aber eigentlich ist wohl die frage eher so gemeint, du hast 2 gleiche Kondensatoren, die du benutzen willst um daein Fahrrad mit Standlicht zu versorgen. Wie schaltest du sie?
gruß leduart
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Da würde ich Sie Parallel schalten , weil sie so über einen längeren zeitraum die Lampe am Fahrrad mit Strom versorgen, sobald diese Kondensatoren geladen wurden.
Ok gehen wir einmal davon aus die Ladungsmenge sei Konstant.. wäre dann eine Reihenschaltung von kondensatoren "besser"?
Gibt es überhaupt einen Fall bei welchem es sinnvoller ist Kondensatoren in Reihe zu schalten? :)
MfG
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:45 So 07.02.2016 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. wenn du grad mal einen Kondensator kleinerer Kapazität für eine Schaltung brauchst.
2. wenn du eine feste Ladungsmenge hättest, kannst du höhere Spannung haben.
Gruß leduart
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Also wenn die Ladungsmenge Konstant sei und die Spannung veränderlich, wird in der REIHENSCHALTUNG von kondensatoren mehr Energie gespeichert , korrekt?
MfG und schönes Wochenende
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:44 So 07.02.2016 | | Autor: | Infinit |
Hallo Hannes,
auch hier fehlt wieder das vergleichende Etwas. Welche Spannung ist denn gemeint? Die über der Reihenschaltung der Kondensatoren? Dann wissen wir, dass die Parallelschaltung günstiger ist in Bezug auf die speicherbare Energie. Was ist denn, wenn Du eine höhere Spannung spendierst? Dass dann Deine Aussage stimmt, sieht man am
[mm] E = \bruch{1}{2} C U^2 [/mm]
aber eine vergleichende Aussage in Deinem Sinn macht hier keinen solchen. Irgendwie kommt mir hier am Fastnachtssonntag der berühmte Vergleich in den Kopf: Nachts ist es kälter als draußen.
In diesem Sinne ein fröhliches Helau,
Infinit
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Vielen Dank für die Antworten zu diesem Thema, ich möchte die Ergebnisse noch einmal festhalten:
Wenn die Bed. gegeben ist , dass die Spannung Konstant sei ist Parallel besser.
Wenn die Spannung nicht konstant ist und die Ladungsmenge Q Konstant , dann ist Reihenschaltung besser.
So habe ich das zumindest jetzt verstanden :)
MfG
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:03 Mo 08.02.2016 | | Autor: | leduart |
Hallo
richtig, aber wie du die Ladung gleich machen willst (technisch) ist wohl nicht einfach zu beantworten, es sei denn du lädst die 2 Anordnungen an verschiedene Spannungsquellend!
Gruß leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 15:48 Mo 08.02.2016 | | Autor: | chrisno |
In einer Reihenschaltung fließt die Ladung aus dem einen in den anderen Kondensator. Solange da keine Abzweigung ist, muss die Ladungsmenge gleich sein.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 17:29 Di 09.02.2016 | | Autor: | leduart |
Hallo chrisno
die antwort verstehe ich nicht, es geht doch darum in 2 Schaltungen a) parallele, b) in Reihe geschaltete Kondensatoren die gleiche Ladungsmenge zu bringen.
Gruß ledum
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 22:04 Di 09.02.2016 | | Autor: | chrisno |
Du hast Recht. Ich war gedanklich auf einem Abweg.
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