GETE ELEKTRISCHES FELD: DER KONDENSATOR: Elektrische Feldstärke: E r. Hr. Houska Testtermine: und

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1 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN GETE Tesermine: und Hr. Houska houska@aon.a EEKTRISCHES FED: Elekrisch geladene Körper üben aufeinander Kräfe aus. Gleichnamige geladene Körper sießen sich ab, ungleiche Körper ziehen sich an. Im Raum um eine elekrische ang herum wirken also Kräfe auf andere elekrische angen. Einen solchen Raum nenn man elekrisches Feld. Elekrische Feldsärke: E r F m F g r m E. 4. π. ε r² E F π. ε ² 1 1 r π. ε r² Die elekrische Feldsärke E gib dabei an, welche Kraf F auch die eiung ausgeüb wird. ie auch die Kraf ha auch die Feldsärke einen Berag und eine Richung. Für ein elekrisches Feld in dem ein Berag und eine Richung nich überall gleich is, man nenn ein solches Feld inhomogenes Feld, muss die elekrische Feldsärke als Vekor berache werden. Die Richung der Feldsärke E kann man graphisch rch die so genannen Feldlinien dargesell. Die Pfeile geben die Richung der Kraf an, die zum Beispiel auf eine Probelang ausgeüb wird. In homogenen Feldern sind die elekrische Feldsärke E und die Spannung zwischen den beiden geladen Plaen über den Absand mi einander verknüpf. E F ϕ ϕ1 2 F. DER KONDENSATOR: Ein wichiges Baueil der Elekroechnik is der Kondensaor. Im Prinzip beseh der Kondensaor aus zwei Meallplaen, die sich, gegeneinander isolier, gegenübersehen. Das Isoliermaerial Andreas Hofer Seie 1 von 6 akualisier am

2 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN heiß hier Dielekrikum. enn an die Kondensaorplaen eine Spannung angeleg wird, sehen sich die posiive und negaive ang dich gegenüber und üben Kräfe aufeinander aus. Es enseh ein elekrisches Feld. Bei der ang eines Kondensaors werden auf der negaiven Plae die Elekronen rch die Anziehungskräfe der posiiven Plae zusammen gedräng, kondensier. Mann kann eine gewisse Elekriziä speichern. Die Elekriziäsmenge (As) in Coulomb is abhängig von der angelegen Spannung und dem Speichervermögen C (Kapaziä) des Kondensaors. Das Speichervermögen bezeichne man als Kapaziä eines Kondensaors. Sie wird im Farad gemessen. A C. C E Ein Kondensaor mi der Kapaziä von 1 Farad speicher bei einer Spannung von 1V eine anng von 1 AS. Die Kapaziä eines Kondensaors is abhängig von der Plaenfläche A, vom Absand der Plaen und von der Ar des Isolaionsmaerials. Є is die Elekriziäszahl des Dielekrikum. Es sez sich zusammen aus der elekrischen Feldkonsane Є und der relaiven Dielekriziä des verwendeen Maerials. Є is wie die ichgeschwindigkei eine Naurkonsane: 8, F / M R I Vol Ohm Ampere Zwischen den Alufolien eines ickelkondensaor der an einer Gleichspannung von 6V lieg befinde sich das Dielekrikum Polyeser mi,2 mm Dicke. Berechnen sie die Elekrische Feldsärke zwischen den Folien Verbinde man nun im Feld alle Punke mi dem gleichen Poenial, so erhäl man die so genannen Äquipoeniallienien. Sie verlaufen im Normalfall im inkel zu 9 zu den Feldlinien. Der Elekrische Fluss Ψ PSI, wie eingangs fesgeleg wurde, wird das elekrische Feld von elekrischen angsmengen verursach. Ψ Die Einhei des elekrischen Flusses is A / S Coulomb. Der Elekrische Fluss ensprich einer elekrischen angsmenge und dami is seine Einhei einem Coulomb. Die elekrische Flussdiche is der, auf die normal zu den Feldlinien liegenden uerschni bezogene Elekrische Fluss. Andreas Hofer Seie 2 von 6 akualisier am

3 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN 2 D ψ D A A AKugel 1 A 4π r² D 4π r² F 1 1 F. F. 4. π. ε r² 2 4. π. ε r² D E ε εr ε εr A Schalungen von Kondensaoren: Bei paralller Schalung von mehreren Kondensaoren addieren sich ihre Plaenoberfläche und dami ihre Kapaziäen. Die gesam Kapaziä is gleich die Summe der Einzelkapaziäen. Bei der reihen Schalung is die Gesamkapaziä kleiner als die gesame Einzelkapaziä, da bei Reihenschalung mehrere Kondensaoren eine Vergrößerung des Plaenabsandes ensprich. Die Berechnungsformel ensprich im Aufbau der Formel für parallel geschale idersände. Srom rch einen Kondensaor: Ein Srom I C fließ rch die Spannungsquelle von einer Plae zu der Anderen und bewirk dami einen Spannungsunerschied C zwischen den beiden Plaen. Zu jeder Zei befinde sich jeweils die ang () C. c () auf der Kondensaorplae. I I ang Enlang Verbinde man die Plaen eines geladenen Kondensaors mi einem Sromkreis, so finde ein angsausgleich sa. Die Kondensaorspannung C sink darch. Er enlä sich. Erreich die Kondensaorspannung so komm der Enladesrom zum erliegen. Das heiß: Grundsäzlich fließ nur Srom solange die Spannung sich änder. Je schneller die Spannung sich änder, deso größer is der Srom. Andreas Hofer Seie 3 von 6 akualisier am

4 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN C d C ic C Zum aden eines Kondensaors muss Arbei aufgebrach werden. Die im Kondensaor gespeichere Energie is gleich der Elekrischen Energie die beim adevorgang zugeführ wird. Der Energiegehal eines geladenen Kondensaors is gleich P P T I T dq dq C i dq i dq dw u i u dq dw u dq C dq C I dq i C i P u dw i dw u c P I dw u C C C ² 2 C mi C-Erweiern C Energie, die man zum aden des Kondensaors benöig: C² ² ² C 2 C KS dq C Andreas Hofer Seie 4 von 6 akualisier am

5 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN R + c R ic R icr c R R X C R C C R C C R C 1 1 dvc C C 1 dc c 1 dc c 1 + k ln( c) 1 + k ln( c) k c c c K c K K Andreas Hofer Seie 5 von 6 akualisier am

6 Schuljahr 22/23 GETE 3. ABN / 4. ABN laden: c( 1ms) e 11 6 c ( 1ms) 1 1,11 1³ e 6 c( 1ms) 1 1,11 11 in ca. 5-7 Tau is der Kondensaor umgeladen. τ R C R1 R2 C 1³ Ω,1 1 enladen: 6 F,1 1 c( 1ms) ( c( 1ms) c( 1ms) lm (e x ) x 3 s + ) Andreas Hofer Seie 6 von 6 akualisier am