Warum erhöht sich die Spannung wenn der Abstand größer wird (Plattenkondensator)?

Ich und ein Kumpel sind gerade am Physik lernen und verstehen nicht wieso U grösser wird wenn man d vergrössert. Also mathematisch macht es Sinn da C=Q/U aber wir verstehen nicht ganz warum:/ und was das genau mit dem Abstand zu tun hat.

Answer 1

[Gluglu]

Der Esel nennt sich zuerst - by the way -

Denken wir doch mal logisch nach: Würde die Spannung immer größer werden wenn Du die Platten auseinander bewegst würde jeder Versuch, die Platten voneinander zu trennen, irgendwann in einem tödlichen Schlag enden. Oder anders: Haben sich zwei Platten aufgeladen dürfte man diese nie wieder trennen um keinen Spannungsüberschlag zu riskieren.

Comments

[samuelchurcher]

Ja du hast recht aber wieso wird die Spannung trotzdem größer mit größerem Abstand?

[Gluglu]

@samuelchurcher

Das liegt daran dass eine Spannungsüberschlag ca. 1000V je mm beträgt. Sind die Platten 1mm voneinander entfernt, kannst Du eine maximale Spannung von 1000V anlegen. Sind die Platten jedoch 10mm voneinander weg, hält der Kondensator 10.000V aus. Ergo: Je größer der Abstand desto größer die Spannungsfestigkeit, die übrigens auch vom Dielektrikum abhängt.

Answer 2

[AMG38]

Rein mathematische Betrachtung:

Wenn

$U=\frac{Q}{C}$

und

$C=\epsilon\cdot\frac{A}{d}$

Dann folgt

$U=\frac{Q}{\epsilon\cdot A}\cdot d$

Hier müssen jetzt zwei Fälle betrachtet werden.

Fall 1: Der Kondensator wird permanent geladen mit konstanter Spannung U - d.h., dass der Kondensator mit der Spannungsquelle verbunden bleibt. Wenn man hierbei jetzt den Plattenabstand vergrößert, muss sich die Ladung Q proportional verringern, da ja die Spannung konstant bleibt und die restlichen Größen wie die Plattenfläche und die Permittivität ebenso.

Das führt dazu, dass die Kapazität sich verringert.

Fall 2: Der Kondensator ist einmal aufgeladen und von der Quelle getrennt. Wenn man jetzt den Plattenabstand vergrößert, erhöht sich die Spannung proportional zum Abstand, doch die Ladungsmenge bleibt gleich (sie haben keinen Pfad mehr um sich zu bewegen). In Folge muss sich jedoch die Kapazität verringern, weil Q=UC.

Anders gesagt: Wenn Q konstant ist und U wächst, muss sich C verringern.

In beiden Fällen haben wir also eine Verringerung der Kapazität, doch in Fall 1 geht die Feldstärke zurück, während in Fall 2 die Feldstärke konstant bleibt.

Answer 3

[Over9000IQ]

Nicht die Spannung steigt sondern die Spannungsfestigkeit.

Mehr Abstand = mehr Spannung kann angelegt werden ohne durchschlag.