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Elektromag. Wechselwirk. IV

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Calvin Klemmt

on 6 January 2014

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Transcript of Elektromag. Wechselwirk. IV

Elektromag. Wechselw. IV
KIRCHHOFF'SCHEN GESETZE
2. Kirchhoff'sches Gesetz (Maschenregel)
1. Kirchhoff'sches Gesetze
- gilt für beliebig aus einem Netzwerk herausgegriffene Stromkreise -> über jedem Bauteil einer Masche kann Spannung gemessen werden => alle Spannungspfeile zeigen in eine Richtung
- Die Summe der Spannungen in einer Masche ist null:
U1+U2+...+Un=0
!!! Ausgangspotenzial bleibt wegen der Energieerhaltung erhalten -> Summe aller Pot-Differenzen ist null!
- Ströme in einem Netzwerk -> Strommessrichtung wird festgelegt (Messwerte sind null, positiv oder negativ)
- wenn alle Strommessrichtungen zum Knoten hinzeigen ergibt sich das
1. Kirchhoffsch'sche Gesetz (Knotenregel)
- Summe aller Stromstärken ergibt null:
I1+I2+...+In=0
!!! Ladung bleibt erhalten, da Zufluss und Abflussrate im Zeitintervall identisch sind!!!
Versuchsaufbau
Kondensator
Ein Kondenstaor besteht aus zwei ungleichartig geladenen Körpern, welche in einem bestimmten Abstand zueinander stehen. Dies können zum Beispiel wie im Experiment zu sehen, zwei Platten sein, die parallel zueinander stehen.
Die Kapazität des Kondensators
Die Kapazität (C) des Kondensators ist von drei Dingen anhängig:
1) Abstand (s) der Platten zueinander
2) Fläche (A) der Platten
3) Material, welches soch zwischen den Platten befindet (dies nennt man auch ( DIELEKTRIKUM ))
EXPERIMENT KONDENSATOR
Messwerte
Calvin und Marvin
Versuchsdurchführung
Gemessen wird die elektrische Feldstärke am Plattenkondensator. Hierzu wird der Plattenabstand variabel eingestellt. In unserem Fall haben wir Messwerte zwischen 1cm und 14cm gewählt und dann jeweils die elektriscvhe Feldstärke am messgerät abgelesen. Die angelegte Spannung blieb zu jeder zeit auf 1kV (Kilovolt) konstant eingestellt.
Zu beobachten ist, dass die elektrische Feldstärke mit dem Plattenabstand abnimmt.
Zu sehen ist der Plattenkondensator bestehend aus zwei Platten, sowie im Vordergrund zwei Messgeräte. Das im Bild zu sehende rechte Gerät ist das Netzteil (max. 25kV), das linke Gerät misst die elektrische Feldstärke in kV/m
Aufgabenlösungen Teil 1
Aufladung des Kondensators
Beim sogenannten Plattenkondensator, einem Kondensator einfacher Bauweise, befinden sich wie bereits zuvor zu lesen war, zwei elektrisch leitende Platten der Fläche A im Abstand d parallel zueinander (siehe Bild Versuchsaufbau). Wird nun ein solcher Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen, fließt kurzzeitig ein Ladestrom: Es kommt zu einer Verlagerung einer Ladung, indem die Spannungsquelle Elektronen von der einen Platte abzieht und auf die andere Platte verlagert. Es entsteht jetzt zwischen den parallelen Platten ein elektrisches Feld (E = U/d). Erreicht die momentane Spannung (U) über dem Kondensator ihr Maximum, so ist die Aufladung des Kondensators dann beendet.

Impedanz
Als Impedanz (Z) bezeichnet man den Gesamtwiderstand, den eine elektrische Schaltung bei einer Kreisfrequenz dem Wechselstrom entgegen setzt. Die Impedanz wird in Ohm angegeben.
Aufgabenlösungen Teil 2
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit !

Und viel Spaß beim Lernen ! :)
Eigene Aufgabe
1) Wie ändert sich die Kapazität des Plattenkondensators bei verschiedenen Dielektrika? Berechnen Sie die Kapazität des Plattenkondensators für drei beliebige Dielektrika (Tafelwerk) und vergleichen Sie die Kapazitäten miteinander. Was fällt Ihnen im Vergleich auf? Die Plattenfläche beträgt 900 qcm und der Plattenabstand soll 10cm betragen.

2)
2.1) Welche Größen muss man zur Messung der Kapazität eines Kondensators bestimmen?

2.2) Was geschieht, wenn man einen geladenen und an die Stromquelle angeschlossenen Kondensator vom Plattenabstand d auf 2d auseinanderzieht?

Lösungen:
2.1) Spannung der Stromquelle, mit der der Kondensator geladen wird und die Ladung, die auf einer Platte ist.

2.2) Spannung bleibt gleich, Ladung halbiert sich
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