Elektrisches Feld und Kondensator

Physik · Klasse 12 · mittel

Klasse 12
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Im Plattenkondensator ist das Feld homogen: E = U : d. Kapazität C = Q : U, gespeicherte Energie E = ½ · C · U².

1Feldstärke und Kapazität

E = U : d; C = Q : U; W = ½ · C · U²

  1. a)U = 600 V, d = 0,02 m.
  2. b)Q = 0,004 C, U = 200 V.
  3. c)C = 50 µF, U = 400 V.
  4. d)C = 100 µF, U = 200 V. Gespeicherte Energie =

2Kraft auf Ladungen

F = Q · E; W = Q · U

  1. a)Q = 5 · 10⁻⁶ C im Feld E = 4000 V/m.
  2. b)Wie ändert sich die Feldstärke, wenn man den Plattenabstand verdoppelt und die Spannung gleich lässt?
  3. c)Warum bewegt sich eine positive Ladung von der positiven zur negativen Platte?

3Feldlinien und Anwendung

  1. a)Wie verlaufen die Feldlinien im Plattenkondensator?
  2. b)Was ist ein Faradayscher Käfig und warum schützt er?
  3. c)Nenne zwei Anwendungen des Kondensators.

Im Plattenkondensator ist das Feld homogen: E = U : d. Kapazität C = Q : U, gespeicherte Energie E = ½ · C · U².

1Feldstärke und Kapazität

E = U : d; C = Q : U; W = ½ · C · U²

  1. a)U = 600 V, d = 0,02 m.E = 600 V : 0,02 m = 30 000 V/m
  2. b)Q = 0,004 C, U = 200 V.C = 0,004 C : 200 V = 2 · 10⁻⁵ F = 20 µF
  3. c)C = 50 µF, U = 400 V.Q = 50 · 10⁻⁶ F · 400 V = 0,02 C
  4. d)C = 100 µF, U = 200 V. Gespeicherte Energie =W = ½ · C · U²W = ½ · 100 · 10⁻⁶ · 40 000 = 2 J

2Kraft auf Ladungen

F = Q · E; W = Q · U

  1. a)Q = 5 · 10⁻⁶ C im Feld E = 4000 V/m.F = 5 · 10⁻⁶ C · 4000 V/m = 0,02 N
  2. b)Wie ändert sich die Feldstärke, wenn man den Plattenabstand verdoppelt und die Spannung gleich lässt?Sie halbiert sich, denn E = U : d.
  3. c)Warum bewegt sich eine positive Ladung von der positiven zur negativen Platte?Die Kraft auf eine positive Ladung zeigt in Feldrichtung, also von Plus nach Minus.

3Feldlinien und Anwendung

  1. a)Wie verlaufen die Feldlinien im Plattenkondensator?Gerade, parallel und im gleichen Abstand, von der positiven zur negativen Platte — das Feld ist homogen.
  2. b)Was ist ein Faradayscher Käfig und warum schützt er?Eine leitende Hülle. Die Ladungen verteilen sich außen so, dass sich das Feld innen aufhebt.
  3. c)Nenne zwei Anwendungen des Kondensators.Zum Beispiel Energiespeicher im Blitzgerät, Glättung in Netzteilen, Touchscreen, Schwingkreis.
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