Frage von Principesca12, 35

Dielektrisches Material in Plattenkondensator, was passiert?

Ich habe noch zwei wichtige Frage zu Physik. 1. Was passiert wenn ein dielektrisches Material in einen Plattenkondensator gegeben wird( ->Kapazität) 2. Dielektrisches Material wird zwischen die Platten eines Plattenkondensators gegeben. Dabei kann a) die Spannungsquelle angeschlossen bleiben b) die Spannungsquelle nach dem Aufladen entfernt worden sein Was passiert jeweils mit den Werten von Q, U, elektrische Feldstärke, C und E? danke schonmal im vorraus:)

Antwort
von PeterKremsner, 9

Die Kapazität des Plattenkondensators ist epsilon*A/d.

Wenn also A/d konstant bleibt führt eine Erhöhung der Dielektrizitätszahl zu einer größeren Kapazität.

Das bedeutet für deine 1. Frage die Kapazität steigt, sofern vorher Luft drinnen war und die relative Dielektrizität des Dielektrikums größer als 1 ist.

Ansonsten kommt es drauf an welcher Dielektrikum war vorher drinnen etc. im Endeffekt stimmt aber immer wenn die Dielektrizitätszahl steigt, steigt die Kapazität.

So jetzt zu den anderen Fragen:

a) Wenn eine ideale Spannungsquelle angeschlossen ist, dann ist die Spannung eingeprägt und muss konstant bleiben. Nach dem Aufladen des Kondensators trägt dieser die Ladung Q.

Q = U*C

Wenn wir jetzt die Kapazität erhöhen indem wir ein Dielektrikum reingeben und die Spannung eingeprägt ist bewirkt das eine Erhöhung der Ladung des Kondensators.

Die Frage ist jetzt was ist mit dem Elektrischen Feld...

Für dieses gilt E=Q/(epsilon*A) =>

E = U*C/(epsilon*A) =>

E = U*epsilon*A/(epsilon*A/*d) =>

E = U/d (eigentlich wenig überraschend und eigentlich kommt man so auf die Formel für das Elektrische Feld über die Ladung, da ich aber nicht weis welche Formeln du kennst und welche nicht habe ich es jetzt so gemacht)

Wenn also U und d konstant sind ist auch E konstant.

b)

Der Kondensator wird aufgeladen und die Spannungsquelle entfernt, wegen der Ladungserhaltung muss die Ladung am Kondensator jetzt konstant sein, sie kann ja nirgendwo sonst hin.

Wir sagen die Ladung am Kondensator nach dem Aufladen ist wieder Q.

Q=U*C => U = Q/C

Wenn also die Kapazität steigt bewirkt das eine kleinere Spannung am Kondensator.

Aus E = Q/(epsilon*A) und da Q und A konstant sind, ergibt eine Erhöhung der Dielektrizitätszahl ein kleineres Elektrisches Feld.

Das ist auch direkt aus der anderen Darstellung ersichtlich E = U/d, wenn die Spannung sinkt wird auch das Feld kleiner.

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