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Kondensator

Diskutiere Kondensator im Lehrling und Studi Forum Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo Ist die Aufgabe Richtig gelöst? ! Vielen Dank Aufgaben Stelleung: Ein idealer Plattenkondensator (ohne Streufeld) mit Dielektrikum Luft...

  1. #1 oliralf, 02.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    Hallo
    Ist die Aufgabe Richtig gelöst? !

    Vielen Dank

    Aufgaben Stelleung:

    Ein idealer Plattenkondensator (ohne Streufeld) mit Dielektrikum Luft (E_0=8,854 *10^-12 As/Vm) hat die Abmessung :
    Plattenfläche A=10 cm², Abstand zwischen den Platten d=6mm
    20130702_201432-1.jpg


    Der Kondensator liegt an einer Spannung U=100V.
    Zwischen den Elektroden eine ist Metallplatte, wie auf dem Bild .

    a)
    Es entstehen zwei Kondensatoren. Wie sind sie geschaltet?

    b)
    Welche Kapazität hat die Anordnung?

    c)
    Welche Ladung Q tragen die ELektroden?

    d)
    Wie groß sind die elektrische Feldstärke E und Die Verschiebungsflu?dichte D in den Beiden Lufträumen?

    e)
    Welche elektrische Energie W ist in der Anordnung gespiechert?


    Lösungen
    a)Weis nicht warum ist aber eine Querschichtung also ist es eine Reihenschaltung! Warum ist eine Querschichtung?
    555.jpg


    b)

    C_1=C_2=E_0*A/d= 8,854*10^-12 As/Vm *10*10^-4m²/ 6*10^-3m =1,475*10^-12 F

    C_ges = C_1*C_2/C_1+C_2= 1,475*10^-12 F*1,475*10^-12 F/1,475*10^-12 F+1,475*10^-12 F =7,37510^-13 F


    c)
    Q=C*U= 7,37510^-13 F*100V=7,37510^-11 F

    d)
    E=U/d= 100V/6*10^-3m=0,6 V/m
    D=E_0*E=0,6 V/m*8,854 *10^-12 As/Vm= 5,3124 AS/m²

    e)
    Wc=C*U/2=7,375*10^-13 F*100V/2=0,36875 Ws

    Vielen Dank
     
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  3. #2 xeraniad, 03.07.2013
    xeraniad

    xeraniad Strippenzieher

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    AW: Kondensator

    a) Die beiden Kondensatoren sind in Serie geschaltet.
    b) Der Plattenabstand ist nicht d, sondern jeweils ⅓·d: C₁ = ε₀·A÷(·d) = 3·ε₀·A÷d,
    daher Serie-Kapazität C = ½·C₁ = 3÷2 ·ε₀·A÷d = 2.213… pF.
    c) Q = C·U = 221.3… pC
    d) E = U÷(⅔·d) = 25 kV÷m
    D = Q÷A (= ε₀·E) = 3÷2 ·ε₀·U÷d = 221.3… ·10⁻⁹ A·s÷m²
    e) W = ½·C·U² = 11.06… nJ
     
  4. #3 oliralf, 03.07.2013
    Zuletzt bearbeitet: 03.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    AW: Kondensator

    Vielen dank
    a) Woher sehe ich es ob es in Reihe ist oder Parllel?
    d) Und warum nehme ich ⅔·d?

    Vielen DAnk noch mals!
     
  5. #4 xeraniad, 03.07.2013
    xeraniad

    xeraniad Strippenzieher

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    AW: Kondensator

    ° Es wäre eine Parallelschaltung, wenn die beiden Kondensatoren (aus Sicht z. B. der Richtung der E-Feldlinien) nebeneinander geschaltet wären. Damit würde sich ihre Fläche und damit die Kapazität verdoppeln.
    Hier jedoch sind die beiden Kondensatoren hintereinander, also in Reihe geschaltet. Damit verdoppelt sich der Plattenabstand, und entprechend halbiert sich die Kapazität der Gesamtanordnung.
    ° Geäss Bild wird ⅓ des Plattenabstandes wird durch die eingefügte (als ideal leitend angenommene) Platte ausgefüllt, daher bleiben nur noch ⅔ für das E-Feld.
     
  6. #5 oliralf, 03.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    AW: Kondensator

    Wie aus sicht der E_Feldlinien?
    Wie merke ich wie die Sind Die E-Feldlinien?
    Danke
     
  7. #6 xeraniad, 03.07.2013
    xeraniad

    xeraniad Strippenzieher

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    AW: Kondensator

    Kondensator (Elektrotechnik), z. B. das Bild bei "Funktionsweise".
    Die Feldlinien des elektrischen Feldes zeigen ⊥ (senkrecht) zu den Plattenebenen von der (+)-Platte zu der (-) -Platte (hier von links nach rechts).
    Aus dieser Richtung gesehen sind die beiden Kondensatoren der hier gegebenen Anordnung "hintereinander", d. h. in Reihe, Serie, geschaltet.
     
  8. #7 oliralf, 03.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    AW: Kondensator

    Achso Vielen dank !
     
  9. #8 oliralf, 03.07.2013
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    AW: Kondensator

    Ich komme mit dieser Aufgabe nicht zurecht also mit der d)
    Vielen Dank

    Aufgabe:
    Ein Idealer Luftkondensator hat die PlattenflächeA=15cm² und den Plattenabstand d=1,5mm Bild links!
    Scannen0003.jpg
    a)Welche maximale SPannung Umax darf an den Kondensator liegen, damit die elektrische Feldstärke in der Luft zwischen den Platten den Wert E=10 kV/cm nicht überstreitet?

    b) Welche Kapazität hat der Kondensatator und welche elektrische Energie wird in ihm gespeichert , wenn die Spannung 1kV ist?

    Jetzt werden die Platten des Kondensators zum Schutz gegen Kurzschluss mit Polystyrol (€r=2,8) überzogen (s.bild rechts).

    c)
    Welche Schichtung entsteht jetzt?

    d) Wie groß darf die Dicke S der beiden Schutzschichten auf den Elektroden sein, wenn die Kapazität den Wert 10*10^-12F nicht überschreiten soll?

    Lösungen:
    a)Umax=E*d=10 kV/cm / 0,15cm=1,5kV

    b)
    C=€o*A/d=8,854*10^-12 As/Vm*0,0015m/15*10^-2=8,854*10^-14F

    Wc=C*U²/2=1000V²*8,854*10^-14F/2=4,427*10^-8 WS

    c) Es ist eine Querschichtung es liegt in Reihe! (Wegen ihre hilfe weiss ich es Vielen Dank)

    d) ich kapier das nicht !
     
  10. #9 xeraniad, 03.07.2013
    Zuletzt bearbeitet: 03.07.2013
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    AW: Kondensator

    A = 1.5·10⁻³ m², d = 1.5·10⁻³ m.

    a) E = 10⁶ V÷m → U = d·E = 1.5 kV
    b) C₀ = ε₀·A÷d = 8.854… pF, U = 1kV → W = ½·C₀·U² = 4.427… µJ

    c) Werden zwei Schichten der Dicke δ mit εr = 2.8 überzogen,
    entspricht die Anordnung drei in Serie geschalteten Kondensatoren der Fläche A.
    ° Zwei davon mit Abstand δ und rel. Dielektrizitätskonstante εr, Kapazität je C₁ = ε₀·εr·A÷δ.
    ° Der mittlere Kondensator hat den Plattenabstand d-2·δ → C₂ = ε₀·A÷(d-2·δ).

    Die Gesamtkapazität der Serie wird C₃ = [2·C₁⁻¹ +C₂⁻¹]⁻¹ = [2·δ÷(ε₀·εr·A) +(d-2·δ)÷(ε₀·A)]⁻¹ = ε₀·A ÷(d -2·δ·[1-1÷εr]).

    d) Hier ist bei gegebener (und zuvor hergeleiteter) Kapazität C₃ = 10 pF die Dicke δ der beiden
    https://de.wikipedia.org/wiki/Polystyrol -Schichten zu berechnen.
    Da die Formel für C₃ bereits angegeben wurde, muss sie hier nur noch nach der gesuchten Dicke δ umgestellt werden.
    C₃ = ε₀·A ÷(d -2·δ·[1-1÷εr]) → δ = ½·(d -ε₀·A÷C₃)÷(1-1÷εr) = 0.1336… ·10⁻³ m.
     
  11. #10 oliralf, 03.07.2013
    oliralf

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    AW: Kondensator

    Ok Vielen DAnk
     
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