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Kondensator

Diskutiere Kondensator im Lehrling und Studi Forum Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; AW: Kondensator Wieder so eine Aufgabe! Ich komme mit dieser Aufgabe nicht zurecht also mit der d)? Aufgabe: Ein Idealer Plattenkondensator...

  1. #11 oliralf, 03.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    AW: Kondensator

    Wieder so eine Aufgabe!
    Ich komme mit dieser Aufgabe nicht zurecht also mit der d)?

    Aufgabe:

    Ein Idealer Plattenkondensator mit Luft als Dilektrikum (Bild links) liegt an der Spannung U=2KV. Der Abstand zwischen den platten ist d=5mm, die Plattenfläche A=10cm².

    Scannen0002.jpg
    a) Welche elektrische Feldstärke E(in KV/cm) herscht zwischen den Platten?

    b)Wie Groß ist die Kapezität C und die elektrische Energie Wc?
    ______________________________________
    Jetz wird zwischen die platten eine Isolierplatte mit der sträke d1 und der Relativen Dielektriätszahl €r =4, wie auf Bild rechts, geschoben.

    c) Welche Art von Schichtung liegt hier vor?

    d) Die elektrische Feldstärke in dem verbleibenden Lufträum(2) soll nicht größer als E2 =10 KV/cm sein. Wie groß darf die Stärke d1 der Isolierplatte höchstens sein?

    Lösungen:
    a)E=U/d=2kV/0,5cm=4KV/cm

    b)C=€r *A/D=8,854*10^-12As/Vm*0,001m²/0,005m=1,7708*10^-12 F

    c)Querschichtung

    d) weiss net wie ich es rechnen soll??

    Vielen dank
     
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  3. #12 oliralf, 04.07.2013
    oliralf

    oliralf Strippenstrolch

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    AW: Kondensator

    Habs Raus für die aufgabe d)

    Lösung

    d)
    E1/E2=€2/€1=€o*€r/€o =8,854*10^-12As/Vm*2/8,854*10^-12As/Vm=2


    E1=2*E2=8KV /cm
    E2=4KV/cm

    U=E1*(d-d1)+E2*d1
    U=(-E1+E2)*d1+(E2*d1)
    U-E1*d/-E1+E2=d1
    d1=2KV-8KV/cm*0,5cm/-8KV/cm+4KV/cm=0,3cm=3mm

    stimmt das?

    Vielen Dank nochmals!
     
  4. #13 xeraniad, 04.07.2013
    xeraniad

    xeraniad Strippenzieher

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    AW: Kondensator

    d = 5·10⁻³ m, A = 10⁻³ m², U = 2 kV

    a) E = U÷d = 400 kV÷m = 4 kV÷cm
    b) C = ε₀·A÷d = 1.77083… pF, W = ½·C·U² = 3.541… µJ
    c) Schichtung: Luft mit Dicke d-d₁, Dielektrikum mit Dicke d₁ und rel. Dielektrizitätszahl εr = 4.

    d) C₂ = ε₀·A÷(d-d₁)
    C₁ = ε₀·εr·A÷ d₁
    C = ε₀·A· 1÷[d-d₁·(1-1÷εr)]
    E₂ = 10⁶V÷m

    Serieschaltung: Q₁ = Q₂ = Q → C₂·U₂ = C·U

    U₂ = U·C÷C₂ → U₂ = U÷[d-d₁·(1-1÷εr)] ·(d-d₁)
    E₂ = U₂÷(d-d₁) → U₂ = E₂·(d-d₁)

    U÷[d-d₁·(1-1÷εr)] = E₂
    U = E₂·d -E₂·d₁·(1-1÷εr)
    E₂·d₁·(1-1÷εr) = E₂·d -U
    d₁ = (d -U÷E₂)÷(1-1÷εr) = 4·10⁻³ m
     
  5. #14 oliralf, 04.07.2013
    Zuletzt bearbeitet: 04.07.2013
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    AW: Kondensator

    Vielen Dank Herr nochmals

    Ich komme mit dieser Aufgabe nicht zurecht!!

    Aufgabe:
    An den Außenflächen eines U-formigen Glasbehälters aus Kalk-Alkali-Glas(€r=4) liegen zwei Metallelektroden (schwarz auf den bildern), zwischen denen eine Spannung U=100V angelegt wird. Es entsteht ein Plattenkondensator mit Schichtung , der als ideal betracht wird.

    Scannen0004.jpg

    a) Zunächst ist der Glashbehälter leer (bild links). Berechnen Sie die Kapazität C der Anordnung und die Ladung Q auf den Metallplatten für folgende Abmessungen:

    a=5cm, b=3mm; Plattenfläche A= 2cm² ;€0= 8,854*10^-12 As/Vm


    b)
    Jetzt wird Der Glasbehälter mit einer Flüssigkeit mit der Relativen Dielektrizitätskonstante €rf=2 gefühlt(Bild Rechts). Welche Kapazität C´ hat jetzt due Anordnung und welche elektrostatische Energie Wc wird hier gespeichert?

    c)In welchenVerhältnis stehen die elektrischen FEldstärken in der Glaswand E_G und in der Flussigkeit E_F zueinander ?

    d) ->
    Skizzieren Sie auf den 2 Bildern einige Feldlinien der elektrischen Feldstärke E (In der glasswand sollen jeweils 3 Feldlinien sein)


    Lösung:
    a)
    C= €o*€r*A/l= 8,854*10^-12 As/Vm*4 *20*10^-4m/ 56*10^-3m=1,265*10^-12 F

    Bin unsicher bei l =56 mm!!

    Q=U*C=100V*1,265*10^-12F=1,265*10^-10 C


    b)
    C= €o*€r*A/l= 8,854*10^-12 As/Vm*2 *20*10^-4m/ 56*10^-3m=9,487*10^-13 F

    Wc=U²*C/2=100V²*9,487*10^-13F/2=4,7435 *10^-9 Ws

    c) und d) kapiere ich nicht!

    Vielen dank nochmals
     
  6. #15 xeraniad, 05.07.2013
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    AW: Kondensator

    Für a) hab ich 38.91... * 10^(-15) F.
     
  7. #16 oliralf, 05.07.2013
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    AW: Kondensator

    Vielen dank
    Wie haben sie es berechnet ?
    Also mit welscher länge ??
     
  8. #17 xeraniad, 08.07.2013
    Zuletzt bearbeitet: 08.07.2013
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    AW: Kondensator

    A = 0.2·10⁻³ m², εrg = 4 (Glas)
    a = 50·10⁻³ m, b = 3·10⁻³ m, U = 100 V.

    a) 3 Schichten: links Glas 3 mm mit εrg = 4; mitte: Luft 44 mm, rechts Glas 3 mm mit εrg = 4. Die Kapazität wird wie für eine Reihenschaltung berechnet.
    Ca = ε₀·A÷[b÷εrg +a-2·b +b÷εrg] = 38.919… ·10⁻¹⁵ F.
    Qa = U·Ca = 38.919… ·10⁻¹² C.

    b) Diesmal gilt für die mittlere Schicht die rel. Dielektrizitätskonstante εrf = 2, weil sie mit der Flüssigkeit gefüllt wurde.

    C = ε₀·A÷[b÷εrg +(a-2·b)÷εrf +b÷εrg] = 75.354… ·10⁻¹⁵ F.
    W = ½·C·U² = 376.77… ·10⁻¹² J.


    c) Zunächst können die Teilspannungen Uk für die einzelnen Schichten betrachtet werden.
    Es gilt für jede Schicht Nr. k: Q = C·U = Ck·Uk → Uk = U·C÷Ck.
    Die Teil-Kapazität für Schicht Nr. k ist Ck = ε₀·A÷(dk÷εrk), daraus wird Uk = U·C÷Ck = U· [dk÷εrk] ÷ [b÷εrg +(a-2·b)÷εrf+b÷εrg].

    Die Feldstärke in Schicht Nr. k ist Ek = Uk÷dk = U· [1÷εrk] ÷ [b÷εrg +(a-2·b)÷εrf +b÷εrg].

    Die Schicht links aus Glas hat (Dicke b und) rel. Dielektrizitätskonstante εrg = 4
    → EG = U÷εrg ·1÷[b÷εrg +(a-2·b)÷εrf +b÷εrg].

    Die mit Flüssigkeit gefüllte Schicht in der Mitte hat (Dicke a-2·b und) εrf = 2
    → EF = U÷εrf ·1÷[b÷εrg +(a-2·b)÷εrf +b÷εrg].

    Das Verhältnis der Feldstärken ist EG÷EF = εrf÷εrg = 2÷4 = ½ (er kützt sich fast alles weg).
     
  9. #18 Hirschin, 10.07.2013
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    AW: Kondensator

    Hey,
    ich hab mich grad auch mal an a) probiert und genau das gleich raus wie xeraniad.=> 38.91... * 10^(-15) F.
    Sollte demnach stimmen!

    Falls du noch mehr Infos zu Plattenkondensatoren brauchst, guck dir den Link mal an. Eigentlich recht simpel erklärt. Bei mir hat es danach zumindest klick gemacht!

    Viel Erfolg noch beim Lernen!;)
     
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