Warum steigt die Kapazität eines Plattenkondensators durch Verringerung des Plattenabstands?
Hallo,
die Kapazität eines Plattenkondensators ist ε0 mal Fläche durch Abstand.
Warum steigt die Kapazität, wenn der Abstand der Platten zueinander verringert wird?
Kann mir jemand eine physikalische Erklärung dafür geben?
4 Antworten
Wir haben zwei gegenüberliegende Platten. Auf die eine Platte üben wir nun eine elektrische Kraft auf und "pushen" dort Elektronen rein. Diese Elektronen stoßen sich innerhalb derselben Platte untereinander ab und wirken auch der äußerlich ausgeübten elektrischen Kraft entgegen, allerdings stoßen diese Ladungen auch die Elektronen der gegenüberliegenden Platte ab, und zwar durch das elektrische Feld. Auf der Gegenplatte sind allerdings auch Protonen, die nun wegen den dort verringerten Elektronen eine stärkere Anziehung auf die Elektronen der anderen Platte ausüben.
Je näher die Platten zusammenrücken, umso dichter wird das elektrische Feld, was die Intensität dieses Phänomens eben verstärkt, sofern die ausgeübte elektrische Kraft wie eingangs gleich bleibt. Heißt: Aufgrund der verringerten Distanz bzw. erhöhten Dichte ist die Auswirkung des Feldes auf die Gegenplatte erhöht, sodass das Maß der Abstoßung auf die Gegenplatten-Elektronen und das Maß der Anziehung der Gegenplatten-Protonen erhöht wird.
Deshalb können wir bei gleichbleibender, ausgeübter elektrischer Kraft mehr Ladungen auf die eine Platte pushen, was der Inbegriff eine höheren Kapazität ist (du kannst das Fass mehr befüllen).
Ein Kondensator speichert Energie im elektrischen Feld zwischen den Platten und dieses Feld ist umso stärker, je näher die Platten zusammen sind. Entfernt man sie voneinander wird das elektrische Feld schwächer.
- Das Feld E einer geladen Platte ist proportional zur darauf befindlichen Ladung.
- Das Feld ist aber wiederum U/d. So ist Spannung definiert.
- Insgesamt ist daher die Ladung Q proportional zu U/d.
- Wenn ich d nun halbiere, dann muss ich, damit Q gleich bleibt, auch U halbieren. Wir haben daher als neue Situation: Gleiche Ladung Q, kleinere Spannung U.
- Da C=Q/U ist und Q gleichgeblieben ist, ist daher C größer, da im Nenner ja was kleineres steht als vorher.
Im Grunde ist das nur eine Frage der Definition von C.
je kleiner der Abstand, um so größer ist die Anziehungskraft und die schafft es mehr Elektronen auf einen Platte zu sammeln und auf der anderen Platte fehlen sie.
Bei Magneten ist es doch ähnlich. Je näher man an die Pole kommt, um so größer ist die Kraft die auf ein Stück Eisen wirkt.