Plattenkondensator - Ladung < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 13:07 Di 24.11.2009 | | Autor: | joe_cole |
| Aufgabe 1 | Ein Plattenkondensator mit der Plattenfläche A = 0,9 [mm] m^2 [/mm] und dem Plattenabstand d1= 2,5 mm wird durch Verbinden mit der Spannung U = 480 V aufgeladen und danach von der Spannungsquelle getrennt.
A.) Wie groß ist die aufgenommene Ladung?
B.) Anschließend zieht man die Platten auf den größeren Abstand d2 = 4 mm auseinander. Welche Arbeit ist dazu erforderlich? |
| Aufgabe 2 | Einer Monozelle mit der Spannung U = 1,5 V entnimmt man während der Betriebsdauer t = 15 h die Stromstärke I = 0,02 A.
Ein Plattenkondensator mit Kreisplatten von Radius r = 20 cm und dem Plattenabstand d = 2 mm wird bei der Spannung U = 500 V aufgeladen.
Um welchen Faktor ist die Energiespeicherung in der Monozelle größer als beim Plattenkondensator? |
Hallo.
Wir haben diese Aufgaben als eine Vorbereitung für die Prüfung erhalten.
Nun komme ich mit keiner dieser Teilaufgaben klar.
Entweder fehlen mir, trotz eienr Formelsammlung, die Formeln oder diese lassen sich nicht anwenden.
Hierzu habe ich mir http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_%28Elektrotechnik%29#Physikalische_Grundlagen und http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Ladung#Aufladung_bzw._Ladungstrennung angeschaut.
Jedoch kome ich nicht weiter.
Zu A.)
Ich habe die Formeln E = [mm] \bruch{U}{d} [/mm] und C = [mm] \bruch{Q}{U}, [/mm] doch wie komme ich auf die aufgenommen Ladung?
Wie muss ich diese Formeln umstellen? Muss ich noch eine andere Formel hinzuziehen?
Zu B.)
Für die Arbeit im Plattenkondensator gilt: W = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] * C * [mm] U^{2}, [/mm] jedoch verstehe ich nicht wie ich [mm] d\Delta [/mm] in die Formel hineinbringen soll.
Hier komme ich nicht weiter. Oder muss ich ich Wneu = W1 - W2 rechnen?
Zu Aufgabe 2.)
Für die Monozelle bzw. Batterie finde ich überhaupt keien Formel.
Zwar habe ich die Formel für den Flächeneninhalt des Plattenkondensators, also A = [mm] r^{2} [/mm] * [mm] \pi, [/mm] aber dann habe ich ja nur einen Teil der Aufgabe. Für die Berechnungn der Energiespeicherung der Monozelle fehlt mir die richtige Formel, mit der ich auch dann diesen Faktor ausrechenen könnte.
Der Lehrer hat und das nicht richtig erklärt, wir sollen diese Aufgaben können und dann kommt schon die Klausur.
Kann mir jemand weiterhelfen?
Danke im Voraus!
Gruß Joe.
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hallo!
Bei der ersten Aufgabe ist [mm] W=\frac{1}{2}CU^2 [/mm] schon ganz gut. Was dir noch fehlt (in der zweiten Aufgabe übrigens auch) ist, wie man die Kapazität bei einem Plattenkondensator ausrechnet. Für den gilt: [mm] C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{A}{d} [/mm]
Nun gibt es aber noch was zu beachten: Durch das Abkoppeln der Spannungsquelle bleibt die Ladung auf dem Kondensator konstant (Ladung ist sowas wie die Anzahl der Elektronen, die verschwinden nicht). Wegen [mm] C=\frac{U}{Q} [/mm] ändert sich mit der Kapazität dann aber auch die Spannung am Kondensator!
Aber im Endeffekt hast du recht, du kannst einfach [mm] $\Delta W=W_2-W_1$ [/mm] rechnen.
Zur zweiten Aufgabe: Du solltest wissen, daß die elektrische Leistung "Spannung mal Strom" ist. Durch eine 12W-Birne fließen im Auto (12V Bordnetz) 1A. Jetzt müßtest du nur noch überlegen, wie du nun auf die Arbeit kommst, die der Zelle da entnommen wird. Überleg mal, das ist nicht schwer (und bringt dich vielleicht etwas davon ab, nur nach Formeln zu suchen)
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:11 Di 24.11.2009 | | Autor: | joe_cole |
Vielen Dank schon mal.
Jedoch muss ich dagen, dass ich bei 1 b. und bei der Aufgabe 2 genauso schlau bin wie vorher.
> Hallo!
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> Bei der ersten Aufgabe ist [mm]W=\frac{1}{2}CU^2[/mm] schon ganz
> gut. Was dir noch fehlt (in der zweiten Aufgabe übrigens
> auch) ist, wie man die Kapazität bei einem
> Plattenkondensator ausrechnet. Für den gilt:
> [mm]C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{A}{d}[/mm]
>
> Nun gibt es aber noch was zu beachten: Durch das Abkoppeln
> der Spannungsquelle bleibt die Ladung auf dem Kondensator
> konstant (Ladung ist sowas wie die Anzahl der Elektronen,
> die verschwinden nicht). Wegen [mm]C=\frac{U}{Q}[/mm] ändert sich
> mit der Kapazität dann aber auch die Spannung am
> Kondensator!
>
> Aber im Endeffekt hast du recht, du kannst einfach [mm]\Delta W=W_2-W_1[/mm]
> rechnen.
Klar, das hatte ich mir auch so vorgestellt.
Aber wie ich [mm] d\Delta [/mm] einsetze, d.h. das "neue" U herausfinde, ist mir nicht klar.
> Zur zweiten Aufgabe: Du solltest wissen, daß die
> elektrische Leistung "Spannung mal Strom" ist. Durch eine
> 12W-Birne fließen im Auto (12V Bordnetz) 1A. Jetzt
> müßtest du nur noch überlegen, wie du nun auf die Arbeit
> kommst, die der Zelle da entnommen wird. Überleg mal, das
> ist nicht schwer (und bringt dich vielleicht etwas davon
> ab, nur nach Formeln zu suchen)
Und zu Aufgabe 2 habe ich 12,87 WATT, aber was ich hiermit machen soll und wie ich den "Faktor" finden soll.. weis ich immer noch nicht.
Danke
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 17:56 Di 24.11.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
zu 1:
Q ist konstant, C ändert sich mit d, also neues U = altes Q und neues C. daraus dann neues W.
was sind denn deine 12.87 Watt, für was sollen die sein?
Die energie des gel. Kondensators kann man nicht durch Watt ausdrücken, weil man Energie in J oder Ws misst. die von der Batterie abgegebene Arbeit ist es auch nicht.
Leistung der Battereie P=U*I, die AArbeit bzw. abgegebene energie ist W=P*T
Wenn du irgendne Zahl hinwirfst, sag doch bitte, was du gerechnet hast. sonst kann man nix damit anfangen.
Gruss leduart
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