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Bleibt Energie und Ladung nach Entfernen des Dielektrikums enthalten?

Drei identische Plattenkondensatoren (C1, C2, C3) haben jeweils eine Kapazität von 60 µF. In einen der drei Kondensatoren wird ein Dielektrikum eingesetzt, so dass der Raum zwischen den Platten völlig ausgefullt wird. Hierdurch steigt seine Kapazität auf 95 µF. Jetzt werden die Kondensatoren parallel geschaltet, auf 120 V aufgeladen und dann von der Spannungsquelle getrennt.

a) Wie groß ist die gespeicherte Energie im System?

b) Wie groß sind die Ladungen, welche sich auf den jeweiligen Kondensatoren befinden?

c) Wie groß sind die Ladungen, welche sich auf den jeweiligen Kondensatoren befinden, wenn das Dielektrikum wieder entfernt wird?

d) Wie groß ist die gespeicherte Energie im System nach dem Entfernen des Dielektrikums?

Ansatz

a) E = 1/2 C * U² = 1/2 (60 µF + 60 µF + 95 µF) * 120 ² V = 1,548 J

b) Q1 = Q 2 = C1 * U = 60 µF * 120 V = 7,2 * 10^-3 C.

Q3 = C3 * U = 95 µF * 120 V = 0,0114 C.

c) Hier bin ich mir jetzt nicht sicher. Die Ladung ist wieder gleichverteilt, also ist Q_Ges = Q1 + Q2 * Q3.

Für Q1 und Q2 nimmt man jetzt wieder 7,2 * 10^-3 C. Für Q3 wird in unserem Skript jetzt 0,0114 C vorgeschlagen. Aber ich verstehe das nicht. Das Dieelektrikum wird doch jetzt wieder entfernt. Sollte es dann nicht auch 7,2 * 10^-3 C sein und nicht 0,0114 C?

QGes = Q1 + Q2 + Q3 = 7,2 * 10^-3 C + 7,2 * 10^-3 C + 0,0114 C = 25,8 * 10^-3 C.

QGes = 25,8*10^-3 / 3 = 8,6 * 10^-3

d) E= 1/2 * C * U²

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

=> E = 1/2 * C* (Q/C)² = 1/2 * Q²/C

=> El = 1/2 ( (Q1 + Q2 + Q3)/(C1 + C2 + C3))²

= 1/2 ((25,8*10-3 C)/ 60 µF+ 60 µF + 60 µF.)² = 1,849 J.

Ich verstehe es nicht.

Warum wird in der Teilaufgabe c), wo die Ladung nach Entfernen des Diektrikum berechnet werde sollen mit den Wert von 95 µF weitergerechnet und bei der d), wo die Energie im System nach Entfernen das Dieelektrikums berechnet werden soll wieder nur 60 µF?

Also konkret:
Warum rechnet man bei c) QGes = Q1 + Q2 + Q3 = 7,2 * 10^-3 C + 7,2 * 10^-3 C + 0,0114 C = 25,8 * 10^-3 C. und nicht QGes = Q1 + Q2 + Q3 = 3 * 7,2 * 10^-3 C ?

Und wieso rechnet man bei der d) dann plötzlich wieder 1/2 ((25,8*10-3 C)/ 60 µF+ 60 µF + 60 µF.)² statt 1/2 ((25,8*10-3 C)/ 60 µF+ 60 µF + 95 µF.)²

Das erscheint mir doch sehr inkonsistent, dass man bei der c) nochmal die 95 µF hat und bei der d) plötzlich nur noch die 60µF

Liebe Grüße,

euer sehr verwirrter Jensek81

Energie, Elektrotechnik, Spannung, Elektrizität, Kondensator, Ladung, Physik, Vektoren, elektrisches Feld, Elektrotechniker

Elektrisches Feld Volumenintegral?

Okay, ich versuche es mal zusammenzusammenzufassen. Um ein el Feld mit mehreren Ladungen auszurechnen, kann man es einmal simpel zusammenrechnen mit den jeweiligen Qs und Rs (R ist der Ortsvbektor von Q). Und als andere Möglichkeit gibt es die Formel Q= Ladungsdichte*V (parallel zu m=rho*V), und für das Volumen muss man r nach die 3 Koordinaten integrieren oder ableiten? Dementsprechend wird Q ganz unten mit "Volumenintegral nach d^3r von Ladungsdichtefunktion" ersetzt. Meine Fragen:

  1. Ich verstehe das mit dem Volumenintegral nicht ganz. Es geht ja darum, dass in einem Volumen eine Ladung ist und die Ladungsdichte überall anders ist. Dementsprechend kann man nicht gleich nach dem ganzen Volumen gehen, sondern integrieren, um Q nur an dem speziellen Punkt auszurechnen, weil es an jedem Punkt anders ist... oder? Mich macht es stutzig, dass ich etwas verstanden habe, weil meistens ist es dann falsch.
  2. Wie kann man die rechnerische Vorgehensweise mit diesem Volumenintegral erklären? Ich kann die praktische Erklärung irgendwie nicht mit der Rechnung verbinden.
  3. Wie funktioniert diese rechnerische Vorgehensweise? Jeder sagt was anderes. Muss man das Volumenintegral von d^3r*p(r) nehmen? Oder das Volumenintegral über d^3r nach p(r), oder anders?
  4. was ist diese Ladungsdichtefunktion überhaupt? Muss da nicht eine Formel sein, um es integrieren zu können?`Auf Google habe ich aber nirgendwo eine gefunden.
  5. was bedeutet das dxdydz=d^3r? Was ist hier mit r gemeint? Ich meine eine Seitenlänge gibt es hier nicht... Oder? Und wie rechnet man es aus? Heißt das, man nimmt die Ableitung von Vektor r nach den Koordinaten?

Das waren alle Fragen. Ich bin aber auch schon dankbar, wenn ihr nur eine beantworten könnt.

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Strom, Energie, Volumen, Elektrotechnik, Elektrizität, Formel, Ladung, Mechanik, Physiker, Vektoren, elektrisches Feld, Elektronen

Spanngurt Motorrad Belastbarkeit?

Hallo, ich habe vor ein Motorrad (bis 200kg) auf meinem Hänger zu verzurren, auch für längere Fahrten.

Ich bin mir jedoch unsicher was für Spanngurte im Bezug auf die Belastbarkeit ich mir jetzt zulegen soll.

300daN pro Gurt oder mehr?!

Ich habe an Automatikspanngurte mit 25mm breite gedacht https://www.baumarktplus.de/details/4x-automatik-spanngurt-zurrgurt-1-8m-x-25mm-300/600-dan-selbstaufrollend-mit-s-haken?sPartner=Google&number=41804&utm_source=web&utm_medium=cpc&utm_campaign=google&gclid=Cj0KCQiA2sqOBhCGARIsAPuPK0gSvOljpXNYJJhSCVom760kq9gnnqdla_c7DRzqOvEJQOE6b2isaaYaAv2mEALw_wcB (solche hier)

Ans Motorrad kommen dann Schlupfe und in diese werden dann die Gurte eingehakt, ich war auch am überlegen ob ich normale zwei-teilige Gurte nehmen soll aber wenn ich dann mal 3 Mopeds gleichzeitig auf dem Hänger hab müsste in eine Öse am Hänger 4 Haken der Spanngurte und das will ich nicht, außerdem sind die Automatikspanngurte echt bequem.

Hier eine "Zeichnung" von oben gesehen.

Schwarz ist das Moped, das breite ist der Lenker.

Rot sind die Gurte und Blau der Hänger.

Würden diese Automatikgurte mit 300daN reichen? Schlupf nehm ich dann einen für 1Tonne. Oder sollten die Spanngurte 35mm oder sogar 50mm breit sein uns dementsprechend eine andere Zugfestigkeit haben?

LG Janik

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Motorrad, Auto, Technik, Führerschein, Anhänger, Ladung, Ladungssicherung, Technologie, Auto und Motorrad

Energieübertragung und Transport bei Wechselstrom?

Hallo,

als ich gestern mal so vor mich her gemacht habe, ist mir aufgefallen das ich doch ein gewisses Verständnisproblem bezüglich Wechselstrom habe.

Eigentlich habe ich insgesamt zwei Fragen:

  1. Mir ist bewusst, dass bei der Stromübertragung bei langen Wegen, also zum Beispiel von dem Kraftwerk in die Stadt, eine hohe Spannung bei niedriger Stromstärke verwendet wird. Allerdings ist mir dabei im Zusammenhang mit der Definition von Spannung und Stromstärke eine Frage aufgekommen. Wenn die Stromstärke die Ladung bzw. könnte man ja auch Anzahl an Elektronen pro Zeit durch den Querschnitt des Leiters ist, und man die Spannung so zusagen als Druck sieht, die die Elektronen anschiebt bzw. Beschleunigt, dann müsste die Stromstärke ja theoretisch beim erhöhen der Spannung auch steigen, weil sich die Elektronen schneller bewegen und so mehr Elektronen pro Zeit (z.Bsp. 1 Sekunde) durch den Leiterquerschnitt bewegen oder nicht?
  2. Ist mir beim Wechselstrom bewusst, dass es eine ständige umpolung, bzw. einen Wechsel von + und - Pol gibt. Allerdings habe ich ein Verständnisproblem, was die Abgabe der Energie an einen Verbraucher angeht. Beim Gleichstrom kann man ja sagen, dass die Elektronen von einem Pol zum anderen durch den Kreislaufe fließen und dabei einen Teil ihrer Energie an den Verbraucher abgeben. Beim Wechselstrom würden die Elektronen aber doch quasi immer hin und her gehen, also durch den Verbraucher hin und durch den Verbraucher zurück und immer so weiter gehen. Aber okay wenn ich es mir jetzt so recht überlege, würde der Verbraucher so ja immer laufen gehalten werden, wobei ich mir dann wieder die Frage stelle, ob beim Gleichstrom dann konstant Elektronen aus dem - Pol kommen, um den Elektronenfluss aufrecht zu erhalten? Ich habe da echt ein kleines Vorstellungsproblem.

Außerdem würde mich in dem Zusammenhang interessieren, wo die Elektronen dann herkommen, also angenommen, ich stecke jetzt eine Lampe in die Steckdose, beim Gleichstrom würde man denken kommen die Elektronen vom Kraftwerk fließen einmal durch den Verbraucher und wieder zurück, aber Wechselstrom , müssten sie den langen Weg ja immer hin und zurück, anderseits könnte ich mir auch vorstellen, dass man beim stecken in die Steckdose, sozusagen nur die Spannung aktiviert und die Elektronen aus den Leitern/Kabeln vor Ort kommen, in diesem Fall würde ich mich aber wieder fragen wozu man für lange Übertragungen dann eine hohe Spannung und niedrige Stromstärke braucht bzw. Verluste minimieren will.

Also ihr seht, ich hab da eine Menge Fragen und ich habe bereits viel im Internet gesucht, aber konnte nur teilweise meine Fragen beantworten, teilweise wurde ich noch mehr verwirrt. Vielleicht habe ich auch irgendwo einen extremen Denkfehler.
😅

Ich würde mich wirklich über eine Antwort von euch freuen und danke schon mal im Voraus.

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