Plattenkondensator Korrektur < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:12 So 20.03.2011 | | Autor: | kushkush |
| Aufgabe | Die beiden Platten eines Plattenkondensators (d= 0.05 m, U=4000 V) haben die Fläche A=0,2 [mm] m^{2}.
[/mm]
a) Wie gross sind die Kapazität und Ladung auf den Platten und die elektrische Feldstärke?
b) Berechnen Sie die Kraft F zwischen den beiden Kondensatorplatten. Betrachten Sie hierzu die mechanische Arbeit, die benötigt wird, um die Platten einen kleinen Abstand auseinander zu ziehen. Diese muss gleich der elektrischen Arbeit, d.h. der Potentialänderung sein.
c) Stellen Sie F als Funktion von q und E dar. |
Hallo,
a) $C= [mm] \epsilon_{0} \frac{A}{d}=3,54\cdot 10^{-11} [/mm] F$
[mm] $E=\frac{U}{d}= [/mm] 80000 [mm] \frac{V}{m}$
[/mm]
[mm] $Q=C\cdot [/mm] U= 1,42 [mm] \cdot 10^{-7} [/mm] C$
b) Beide Platten beeinflussen das Feld. Das elektrische Feld einer Platte ist daher: [mm] $E'=\frac{1}{2}E$
[/mm]
Also beträgt die Kraft von einer Platten auf die andere:
[mm] $F=E'\cdot [/mm] Q= [mm] \frac{1}{2}E\cdot [/mm] Q = [mm] 5,68\cdot 10^{-3}N$
[/mm]
Arbeit die benötigt wird, ist die Differenz der potenziellen Energie:
$W=p E [mm] cos(a_{1})- pEcos(a_{2})=pE(cos(0°)-cos(90°)) [/mm] $
[mm] $W=pE=qd\overrightarrow{E}$
[/mm]
ich denke hier kann ich keinen konkreten Zahlenwert ausrechnen , richtig?
c) Ich habe doch F schon dargestellt als Funktion von q und E?
[mm] $F=E'\cdot [/mm] Q= [mm] \frac{1}{2}E\cdot [/mm] Q$ ???
Stimmt das so weit?
Ich habe diese Fragen in keinem anderen Forum gestellt.
Danke und Gruss
kushkush
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:04 So 20.03.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo kushkush
> Die beiden Platten eines Plattenkondensators (d= 0.05 m,
> U=4000 V) haben die Fläche A=0,2 [mm]m^{2}.[/mm]
>
> a) Wie gross sind die Kapazität und Ladung auf den Platten
> und die elektrische Feldstärke?
>
> b) Berechnen Sie die Kraft F zwischen den beiden
> Kondensatorplatten. Betrachten Sie hierzu die mechanische
> Arbeit, die benötigt wird, um die Platten einen kleinen
> Abstand auseinander zu ziehen. Diese muss gleich der
> elektrischen Arbeit, d.h. der Potentialänderung sein.
>
> c) Stellen Sie F als Funktion von q und E dar.
> Hallo,
>
> a) [mm]C= \epsilon_{0} \frac{A}{d}=3,54\cdot 10^{-11} F[/mm]
>
> [mm]E=\frac{U}{d}= 80000 \frac{V}{m}[/mm]
richtig
> [mm]Q=C\cdot U= 1,42 \cdot 10^{-7} C[/mm]
>
> b) Beide Platten beeinflussen das Feld. Das elektrische
> Feld einer Platte ist daher: [mm]E'=\frac{1}{2}E[/mm]
Das ist keine gute Begründung, ausserdem hast du F nicht wie gefordert
aus der Anderung der Energie berechnet.F=dW/ds s hier der Abstand d
> Also beträgt die Kraft von einer Platten auf die andere:
>
> [mm]F=E'\cdot Q= \frac{1}{2}E\cdot Q = 5,68\cdot 10^{-3}N[/mm]
>
> Arbeit die benötigt wird, ist die Differenz der
> potenziellen Energie:
>
> [mm]W=p E cos(a_{1})- pEcos(a_{2})=pE(cos(0°)-cos(90°))[/mm]
keine Ahnung was hier der cos sucht und was p ist
> [mm]W=pE=qd\overrightarrow{E}[/mm]
Es geht doch um die arbeit, die man verrichtet um den Plattenabstand um [mm] \Delta [/mm] d zu ändern. nicht um eine Probeladung q um d zu verschieben!
> ich denke hier kann ich keinen konkreten Zahlenwert
> ausrechnen , richtig?
>
>
> c) Ich habe doch F schon dargestellt als Funktion von q und
> E?
>
> [mm]F=E'\cdot Q= \frac{1}{2}E\cdot Q[/mm] ???
>
> Stimmt das so weit?
Das Ergebnis ist richtig, die herleitung nicht.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:12 So 20.03.2011 | | Autor: | kushkush |
Hallo leduart
b)
> nicht wie gefordert
[mm] $W_{A}=Fd$
[/mm]
[mm] $W_{C}=\frac{1}{2}CU^{2}$
[/mm]
[mm] $\Rightarrow F=\frac{CU^{2}}{2d}$ [/mm] wobei: [mm] $E=\frac{U}{d}$ [/mm] und $C= [mm] \frac{Q}{U}$
[/mm]
[mm] $\Rightarrow F=\frac{QE}{2} [/mm] $
und die Änderung der Arbeit ist doch :
$dE= dW=Fds= [mm] \frac{A \epsilon_{0} U^{2}}{s^{2}}ds$
[/mm]
Also folgt hieraus für [mm] $F=-\frac{A\epsilon_{0}U^{2}}{2s^{3}}=-\frac{QE}{2}$ [/mm]
Also falsches Vorzeichen????
c)
hier ist ein kleines q, steht das nicht für die Elementarladung? Also wäre meine Lösung [mm] $F=\frac{1}{2}EQ$ [/mm] nicht richtig odeR?
> gruss
Danke
Gruss
kushkush
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(Antwort) fertig | | Datum: | 18:49 Mo 21.03.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo kushkush
> Hallo leduart
> b)
> > nicht wie gefordert
>
> [mm]W_{A}=Fd[/mm]
wieso ist F=const auf dem ganzen Weg d?
2 Scenarien.
a) U=const, Q ändert sich!
b)Q=const , U ändert sich
> [mm]W_{C}=\frac{1}{2}CU^{2}[/mm]
>
> [mm]\Rightarrow F=\frac{CU^{2}}{2d}[/mm] wobei: [mm]E=\frac{U}{d}[/mm] und
> [mm]C= \frac{Q}{U}[/mm]
>
> [mm]\Rightarrow F=\frac{QE}{2}[/mm]
>
>
> und die Änderung der Arbeit ist doch :
>
> [mm]dE= dW=Fds= \frac{A \epsilon_{0} U^{2}}{s^{2}}ds[/mm]
falsche ableitung!
was ist dE E war doch die Feldstärke?
du hast doch [mm] W=0.5CU^2 [/mm] Ufest [mm] C=\epsilon_0*A/d, [/mm] U fest
davon bilde dW/ds=F
> Also folgt hieraus für
> [mm]F=-\frac{A\epsilon_{0}U^{2}}{2s^{3}}=-\frac{QE}{2}[/mm]
>
> Also falsches Vorzeichen????
dW/ds ist negativ, wenn U const, Ladungen werden in die Quelle zurück fliessen!
> c)
>
> hier ist ein kleines q, steht das nicht für die
> Elementarladung?
q oder Q ist Geschmacksache, meist nimmt man für ne klein Probeladung q für die Ladung eines Körpers Q für die elementarladung e
Also wäre meine Lösung [mm]F=\frac{1}{2}EQ[/mm]
> nicht richtig odeR?
die Lösung ist richtig, nur die Herleitung sfalsch oder schlecht.
Gruss leduart
>
>
>
> > gruss
>
> Danke
>
>
> Gruss
>
> kushkush
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Hallo leduart
[mm] $W=\frac{A\epsilon U^{2}}{s}$
[/mm]
[mm] $\frac{dW}{ds}=\frac{-A\epsilon U^{2}}{s^{2}} [/mm] = F$
$ U=QC, [mm] E=\frac{U}{d} \Rightarrow F=\frac{1}{2}EQ$ [/mm]
Danke!
> Gruss
Gruss
kushkush
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 02:20 Sa 26.03.2011 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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