Leiter/Dielektrikum in Kondensator

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Community,

ich lerne gerade für eine Physikprüfung und dabei geht es u.a. um Kondensatoren und was passiert wenn ich Dielektrika und Leiter in den Kondensator einführe.
Die Rechnereien sollten kein Problem sein, allerdings bin ich mir bei meinen phänomenologischen Erklärungen nicht sicher, bzw. weiß ich nicht genau was passiert, vor allem bei den Fragen mit den Leitern. Eine typische Frage ist:

Zwei parallel geschaltete Kondensatoren werden von der Batterie getrennt und in einen der beiden wird ein Dielektrikum bzw. ein Leiter eingebracht. Bestimmen Sie die Spannung an den Kondensatoren, Ladung an jedem Kondensator und die gespeicherte Gesamtenergie nachdem das Dielektrikum/Leiter vollständig eingebracht wurde. Gleiches nochmal bei angeschlossener Batterie.

Wenn mir jemand sagen könnte, wie sich Spannungen, Ladungen, Kapazitäten und die Energien in diesen 4 Fällen (2x Leiter bzw. Dielektrikum bei angeschlossener bzw. getrennter Batterie) verändern/verhalten (im Sinne: wenn die Kapazität steigt, kann das an der Änderung der Ladung, oder aber der Spannung, oder sogar beidem liegen.), wäre mir sehr geholfen!

Ich hoffe meine Frage überschreitet die Grenze zur „Hausaufgabenhilfe“ nicht, bin für jede Hilfe jedenfalls sehr dankbar.

LG

#2

Hallo Bananenschale,
an Fragen ist Alles erlaubt, nur nicht an Antworten :wink:
Deshalb nur ein paar Tips:
Dein Beispiel „…im Sinne: wenn die Kapazität
steigt, kann das an der Änderung der Ladung, oder aber der
Spannung, oder sogar beidem liegen.“ solltest Du noch einmal überdenken. Eventuell die Berechnungsformel für die Kondensatorkapazität oder die Definition zu Rate ziehen. Die Kap. ändert sich nur durch die Bauart, nicht durch Spannung oder Strom ( jedenfalls nicht, solange sich U und I im vorgesehenen Rahmen bewegen )
Zweitens: Denk Dir ´mal den eingebrachten Leiter als zwei Kondensatorplatten, die galvanisch ( mit einem Draht ) verbunden sind. Was passiert mit dem Abstand der Kondensatorplatten? Was passiert mit der Anzahl der beteiligten Kondensatoren?
Ich hoffe, Dir ein Bisschen auf die Sprünge geholfen zu haben, andererseits aber auch noch etwas zum Knacken gelassen zu haben :wink:

Freundliche Grüße

Thomas

#3

Hallo,

noch ein paar Tipps:

Wenn die beiden Kondensatoren von der Batterie getrennt werden, dann kann sich die Gesamtladung nicht mehr ändern. Also die Summe der Ladungen auf beiden Kondensatoren muss konstant bleiben. Aber wenn man z.B. in den einen Kondensator ein Dielektrikum schiebt, wird eine gewisse Ladungsmenge vom anderen Kondensator auf diesen fließen.
Außerdem ist die Spannung an beiden Kondensatoren immer gleich, solange sie parallel geschaltet sind.

Einen Leiter zwischen die Platten zu schieben ist irgendwie unsinnig bzw. man müsste dann noch genau sagen, welchen Abstand er von beiden Platten hat.

Die Rechnereien sollten kein Problem sein, allerdings bin ich
mir bei meinen phänomenologischen Erklärungen nicht sicher,

Bevor Du nicht genau verstanden hast, was da passiert, solltest Du gar nichts rechnen.

(im Sinne: wenn die Kapazität
steigt, kann das an der Änderung der Ladung, oder aber der
Spannung, oder sogar beidem liegen.)

Dazu hat Thomas ja schon was gesagt. Die Kapazität wird durch die Bauform bestimmt.
Und jetzt könnte man die Formel C = Q / U so interpretieren:
Man legt eine bestimmte Spannung an den Kondensator. Dann wird die Ladung Q = C mal U auf den Kondensator fließen.
Oder: Man bringt (wie auch immer) eine bestimmte Ladung Q auf den Kondensator. Dann wird danach die Spannung U = Q / C an ihm anliegen.

Gruß
Olaf