Physik - Aufgabe zum Thema Elektrik
Hallo
ich habe folgende Aufgabe in Physik:
Auf einem Plattenkondensator (d= 4mm, A = 400cm²) wird bei einer Spannung U=200V ohne Glasfüllung Q= 20nC und mit Glasfüllung Q1=110nC gemwessen. Bestimmun sie Epsilon R für Glas.
Könnt ihr mir erklären wie das geht? Ich schreibe morgen ne Physik Klausur und verstehe die Aufgabe nicht...
1 Antwort
Hallo Bratkartoffel92,
diese Aufgabe kannst Du mit zwei Grundformeln lösen (richtige Einheiten in rechteckigen Klammern [..])
(1) Grundformeln:
(a) Kapazität "C" eines idealen Plattenkondensators:
C [Farrad] = epsion0 [As/Vm] x epsilonR x A[m²] / d[m], mit:
Kapazität: C, wobei 1 [Farrad] = 1 [As/V]
Elektrische Feldkonstante: epsilon0 = 8,854 x 10^-12 [As/Vm]
Dielelektrizitätszahl: epsilonR [ohne Einheit], ist eine materialabhängige Konstante, welche nur bei perfektem Vakuum exakt "=1" ist (jedoch bei realer Luft eine etwas höheren Wert hat).
Plattenfläche: A [m²], wobei 400 cm² = 0,04 m² entsprechen
Plattenabstand: d [m], wobei 4mm = 0,004 m entsprechen
(b) Ladung eines Kondensators:
Q [C] = C [Farrad] x U [V], mit
Ladung: Q, wobei 1 [Coulomb] = 1 [As], und hier: Qo= 20 [nC] = 20 nano Coulomb = 20 x 10^-9 [C] sowie Q1 = 110 nC = 110 x 10^-9 [C]
Angelegte Spannung: U [V], hier: U = 200 [V]
(2) Lösungsvorschlag : Ich gehe hier davon aus, dass die Spannung "U" ( hier 200V) sowohl ohne als auch mit "Glas" als Dielelelektrikum am Kondensator anliegt!
(a) Kapazität "C1" mit Glasfüllung mit Formel "1b" ausrechnen:
- Ansatz: C1 = Q1 [C] / U [V]
- Nach dem einsetzen der Werte ist "C1 [Farrad]" bekannt.
(b) "epsilonR" mit Glasfüllung aus Formel "1a" ausrechnen
- Ansatz: epsilonRGlas = C1 [Farrad] / (epsilon0 [As/Vm] x A [m²] / d [m])
- Nach dem einsetzen der Werte ist "epsilonRGlas" bekannt.
Ein guten Link mit Formel sowie einem Lernvideo findest du bei: http://www.frustfrei-lernen.de/elektrotechnik/kondensator.html
Hoffe dies war ein bischen nützlich für Dich.
Gutes Gelingen!
LG.