1.1. Der Kondensator Flächenladungsdichte. Versuch 1: Gegeben: wird konstant gehalten,

Ähnliche Dokumente
Vorlesung 2: Elektrostatik

da U E d W. Stark; Berufliche Oberschule Freising W12 U12

4. Zusammenhang von elektrischer Feldstärke und Spannung eines Kondensators; Kapazität eines Kondensators

Das elektrische Feld als Energiespeicher

Vorlesung 2: Elektrostatik

= 1 und der Ladung Q aufgefasst. Die elektrische Feldstärke beträgt 1, N/C, so dass die Entladung durch einen Blitz unmittelbar bevorsteht.

Die Kapazität. Aufladbare Systeme und Kapazität: Für Systeme, die bei Anlegen einer Spannung U eine Ladung Q speichern können, gilt stets

Felder und Wellen WS 2017/2018 C = U = φ(2) φ(1)

Felder und Wellen WS 2018/2019 C = U = φ(2) φ(1)

Umgestellt nach der Ladung erhält man: Der Zusammenhang der Einheiten ist:

3.1. Prüfungsaufgaben zur Elektrostatik

Physik GK 12, AB 01 Stromfluss / Elektrostatik Lösung =10 s beträgt 4 na.

Musterloesung. Name:... Vorname:... Matr.-Nr.:...

Q C U C U Q C U C U. gilt dann: Q Q Q Q C U C U C U C C C U C U. Ges Ges. Ges n

Physik II Übung 10 - Lösungshinweise

1.1.8 Radialsymmetrisches elektrisches Feld, Coulomb-Gesetz; Kapazität des Kugelkondensators

2.5 Kondensatoren und Feldenergie

2.2 Elektrisches Feld

Übungen zur Physik II PHY 121, FS 2018

Physik LK 12, Klausur 04 Induktion - Lösung

2. Stegreifaufgabe aus der Physik Lösungshinweise

Trainingsblatt 04a (freiwillig)

Abituraufgaben: Statische elektrische Felder. 1 Aus Abiturprüfung 1990, Grundkurs - Plattenkondensator im Vakuum. Aufgabe

Lehrfach: Messtechnik - Grundlagen. Versuch: Kapazitive Füllstandsmessung

Übungsblatt 5 ( )

Inhalt. Kapitel 3: Elektrisches Feld

Physik 11 Das Ampersche Durchflutungsgesetz. 1. Das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Drahtes

3.5 RL-Kreise und Impedanz

2.4. GAUSSSCHER SATZ π ε 0 r 2. π r 2)

Zusammenfassung: Elektrische Felder

Lösung - Serie 20. D-MAVT/D-MATL Analysis II FS 2018 Dr. Andreas Steiger. MC-Aufgaben (Online-Abgabe)

Zusammenfassung: Elektrische Felder

Physik LK 12, 4. KA Maxwell + Wechselstromkreise Lösung E C. B d A. E d A. dt A

Physik-eA-2010 Klausur des 4.Semesters 15. Februar Untersuchungen eines Americiumpräparats - Am241

Physik für Bauingenieure

3.1. Elektrostatik Elektrische Ladungen Atome und Elementarteilchen

Serie 6 - Funktionen II + Differentialrechnung

F q. Aufgaben zum elektrischen Feld. Aufgabe 1 - Größenbeziehungen im elektrischen Feld. Aufgabe 2 - Bandgenerator tan. gesucht: Kraft der Kugel

2.6 Elektrische Felder und Ladungen in Materie

Strahl. B r. d 60 d. = 2 1, As. Damit der α-strahl die zweite Blende trifft, muß er Kreisbahn mit Radius d beschreiben, d.h. es muß gelten.

2. Klausur in K1 am

Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien I Feld zwischen zwei Punktladungen (pos. und neg.)

1.1.2 Aufladen und Entladen eines Kondensators; elektrische Ladung; Definition der Kapazität

1 Elektrostatik TUM EM-Tutorübung SS 10. Formelsammlung EM SS Fabian Steiner, Paskal Kiefer

Physik I TU Dortmund SS2018 Götz Uhrig Shaukat Khan Kapitel 1

b) Der von den Schleifen umschlossene Fluss darf sich nicht ändern. Daraus folgt: B u = B r /2 = B o. c) 1. Zeitbereich: Φ u = B u b (a vt)+b r b ( Br

r = F = q E Einheit: N/C oder V/m q

Determinanten. a e b f a c b d. b) x = , y = c) zu einem Spaltenvektor das Vielfache des anderen Spaltenvektors addiert wird,

Elektrochemische Doppelschicht

f x n ) 2 1 Gleichung (*) f' x 1 f'' x 1

Übungen zum Ferienkurs Theoretische Mechanik

Inhalt der Vorlesung Experimentalphysik II

Othmar Marti Experimentelle Physik Universität Ulm

4 Elektrodynamik. 4.1 Maxwell-Gleichungen

Othmar Marti Experimentelle Physik Universität Ulm

Lochbleche. Lochbleche werden aus feuerverzinkten Stahlblechen

Bau. eines. Kippsensors. ppg7. Kippwinkelmessung mit einem flüssigkeitsgefüllten Plattenkondensator

Übungen zur Klassischen Theoretischen Physik III (Theorie C Elektrodynamik) WS 12-13

2. Musterklausur in K1

Studiengang Sensorsystemtechnik Aufgabenblätter

2 Das elektrostatische Feld

Physik LK 12, 2. Kursarbeit Magnetismus Lösung A: Nach 10 s beträgt ist der Kondensator praktisch voll aufgeladen. Es fehlen noch 4μV.

Frequenzverhalten eines Kondensators Ein Kondensator hat bei 50 Hz einen kapazitiven Blindwiderstand von

Grundkurs Physik (2ph2) Klausur Kurshalbjahr 12/1 Blatt 1 von 2

Dem Wettstreit zwischen beiden Bestrebungen trägt die Freie Energie Rechnung (bei konstanter Temperatur und konstantem Volumen).

0 1 0 b Die inverse Funktion muss die Translation um b sein und hat daher die homogene Matrix b b 1

MTPA-Regelung ("Maximum Torque per Ampere )

2. Goldener Schnitt. Der Goldene Schnitt ist das wohl berühmteste Zahlenverhältnis.

Themenkatalog. Mathe-Party Fulda 1 Wintersemester 2016/17

Querschnittsaufgabe: Messung des Magnetfeldes unterhalb einer Hochspannungsfreileitung

10. Vorlesung Wintersemester

1.4. Stehwellenresonatoren. LEMMA: Resonanz und Güte

mathphys-online Aufgaben zur Differentialrechnung - Lösung Tangentenaufgaben Aufgabe 1 Definition des Feldindex in Vektoren und Matrizen: ORIGIN 1

IV. Dielektrische Werkstoffe. 1. Klassifizierung

Differentialrechnung

Übungen zur Theoretischen Physik 2 für das Lehramt L3 Blatt 3

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2013 Mathematik 12 Nichttechnik - A II - Lösung

Elektrostatik ( ) r r. Der elektrische Fluss Ψ : Wie stark strömt das elektrische Feld durch eine gegebene Fläche?

Lösungshinweise zu den Hausaufgaben:

Kostenfunktion - Der Cournotsche Punkt

Der Elektrik-Trick für die Mittelstufe. Das Wort Kondensator leitet sich vom lateinischen condensare (= verdichten, dicht zusammenpressen) her.

Weitere Formatierungsmöglichkeiten

Übung (9) . Geben Sie auch eine geometrische Deutung des Resultats an. 2 3j, e jπ7/4, 2e 4jπ/3.

Klausur 4 Kurs 12Ph2 Physik-e

Erste schriftliche Wettbewerbsrunde. Klasse 7

MTPA-Regelung ("Maximum Torque per Ampere )

Automaten und formale Sprachen Notizen zu den Folien

1. Klausur in K1 am

10.2 Verfassung der elektrischen Schaltung

Wellen und Elektrodynamik für Chemie- und Bioingenieure und Verfahrenstechniker WS 11/12 Übung 3

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2012 Physik 12 Technik - Aufgabe III - Lösung

Mathematischer Vorkurs zum Studium der Physik

3. Grenzschichtströmungen Grenzschichtgleichungen

Einführung in die theoretische Physik 1

Übungsblatt 3 - Lösungen

Übungen zur Experimentalphysik II Aufgabenblatt 3 - Lösung

Plattenkondensator C Q U C Q U DA. 0 8, As. [U] 1As V 1Farad 1F. E s. E s 0 r E A

Lösung Repetitionsübung

Fehlerrechnung mit Hilfe der Differentialrechnung

Transkript:

.. Der Konensator.. Flächenlaungsichte Versuch : Gegeben: wir konstant gehalten, elektrisches Fel E ie Fläche i er Plättchen wir variiert. Fläche er Konensatorplatten ist gegeben, er Betrag er Laung auf en jeweiligen Konensatorplatten wir gemessen. Ergebnisse:. i +i i,.h. ie Laungen auf en Influenzblättchen sin vom Betrag her gleich.. Der uotient σ i ist konstant un heißt Flächenlaungsichte. s Einheit: [σ ] m m 3. In er Elektrostatik ist ie elektrische an einem Punkt efiniert als Flussichte D ein Vektor mit Richtung er elektrischen in iesem Punkt un em Felstärke E σ Betrag D D Es gilt somit ie Formel aus er Formelsammlung: D i [ σ] Seite /6

.. Elektrische Felkonstante Versuch : Gegeben: Fläche i er Plättchen un Fläche er Konensatorplatten ist konstant. Zwischen en Platten ist Vakuum Es weren gemessen: bstan er Konensatorplatten, Spannung an en Konensatorplatten Betrag i er Laung auf Konensatorplatten wir gemessen. Ergebnisse: Versuch D bstan Spannung Laung i 3 4 i i i } i konst. (Trick!) i i E, also D E lso: D ϵ E E ϵ D ϵ ϵ nennen wir elektrische Felkonstante. Einheit: [ϵ ]. Vm Seite /6

nwenung:. Bestimmung von ϵ (bitur-frage): E ϵ ϵ,, un können gemessen weren, wobei ie Messung von schwierig ist. Im homogenen elektrischen Fel im Vakuum gilt:. nmerkung Für ie Kugeloberfläche gilt 4 πr q E ϵ ϵ F 4 π ϵ r 4 π ϵ r 4πr für eine Laung q im raialsymmetrischen Fel as urch ie Laung erzeugt wir (ie alt-bekannte Formel!)...3 Relative Permittivität Definition: Ein Dielektrikum ist eine nichtmetallische, elektrisch nichtleitene oer schwach leitene Substanz, mit i.. nicht frei beweglichen Laungsträgern. Versuch 3: Eine mögliche Begrünung: Seite 3/6

Da, un konstant folgt: D Da anererseits D ϵ r, also D ϵ r. ϵ heißt Permittivität. o folgt: E ϵ r ϵ ϵ r ϵ ϵ ϵ ϵ ϵ r r ϵr Die imensionslose Zahl ϵ r heißt relative Permittivität un hängt ab von Material, Temperatur, Frequenz etc.. Hier wir sie als konstant angesehen. Einige Werte für ϵr bei 8 un 5 Hz (uelle: e.wikipeia.org/wiki/permittivität): Meium ϵr Vakuum Luft,59 Papier -4 Tantalpentoxi 7 Wasser 88 (, GHz ) nter Berücksichtigung er relativen Permittivität ergeben sich nun folgener un Flussichte D : Zusammenhang elektrische Felstärke E ϵ ϵr D E un für ie Beträge: σ D ϵ ϵr E ϵ ϵ r (I)..4 Kapazität konstant bei gegebener Geometrie es Konensators. Wir efinieren amit eine neue Größe, ie us Versuch ergab sich: am Plattenkonensator, also Kapazität. konstant kann auch über folgenen Versuch gezeigt weren: nmerkung: Seite 4/6

Nach (I) ist ϵ ϵ r ϵ ϵ r.h.: Für ie Kapazität eines Plattenkonensators gilt: ϵ ϵr..4. Serien- un Parallelschaltung von Konensatoren Serienschaltung: Vorbemerkung: Wie in nebenstehene Skizze ersichtlich ist bei er Serienschaltung von Konensatoren er Betrag er Laung auf allen Konensatorplatten gleich groß, also + + +n n In nebenstehener Skizze bilen bis n einen Spannungsteiler. Es gilt somit: + + + n + + + n also n + + +,.h. n i i Parallelschaltung: Wie nebenstehener Skizze ersichtlich liegt an allen Konensatoren ie Spannung an un es gilt für ie Gesamtlaung : + + + n + + + n + + n n also n + + + n,.h. i i Energieinhalt eines Plattenkonensators Eϵ ϵ konstant. Für en Betrag er Kraft auf eine Laung im inneren es Feles r gilt: F () E. Da auf eine Laung im Inneren es Konensators ie nziehene un ie bstoßene Kraft er beien Platten in eine Richtung zusammen wirken, ist er Betrag er Kraft er einen Platte auf ie anere F (), wenn sich er Laungsbetrag jeweils auf en Platten befinet. Seite 5/6

Somit ist W F () E Es ist also W Weiterhin gilt W ϵ ϵ r ( E ) ϵ ϵ r E V Folgerung: ie elektrische Energie eines Plattenkonensators ist abhängig vom Volumen V es Konensators. llgemein: herrscht in einem Volumen ein homogenes Fel er Felstärke E, so ist in iesem Raum Energie gespeichert,.h. as elektrische Fel, auch ohne Materie, ist Träger von elektrischer Energie. (nach Scheierer S.7). nere Herleitung von W :. Für in bhängigkeit von ergibt sich also nebenstehener Graph. Nach Definition er Spannung ist ie rbeit W er Flächeninhalt es schattierten Dreiecks, also W. W () Seite 6/6