 |
|
|
|
Papers in anderen sprachen:
|
|
physik referate |
Berechnung der Feldstärke in radialen Feldern
Coulomb-Gesetz
F = E*q = Q* q/(4p r² ε 0) = k* Q* q/ r². Q = Punktladung , r = s.o. , q von Q ,
k=1/(4p ε 0) = 9,0*109 N*m²/C².
Coulombpotential
U AB =W AB /q : W AB = rA ∫rB F(r) dr = Q q/(4p ε 0)* rA ∫rB 1/ r² dr
=Q q/(4p ε )*[-1/r] rA rB = Q q/(4p ε )*(1/r A -1/r B)
NN ∞ (r B -> ∞) : Coulombpotential von A mit r = r A von Punktladung Q .
φ(r) = U A, = Q/(4p ε 0 r) : W~1/r : W>0J ; Qq>0 : Abstoßung ; W < 0J ; Qq < 0 : Anziehung .
Die Kapazität
Hom. Feld : E=U/d ; σ = Q/A = ε 0*E : Q = ε 0*E*A = ε 0*U*A/d : Q~U : C = Q/U heißt Kapazität : C = ε 0*A/d . Isolator zwischen Platten : Vergrößerung C um Dielektrizitätszahl ε r : C = ε 0*ε r* A/d .
Schaltung von Kondensatoren
Parallelschaltung : Reihenschaltung :
Q i = C i* U ; i = 1,2,3 Wegen Influenz : jede Platte
Ins. Quelle liefert Ladung : gleiche Ladung : jeder C gleich
Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 geladen : U i = Q/C i ; i = 1,2,3
= C 1*U + C 2*U + C 3*U (Spannungsabfall).
= (C 1 + C 2 + C 3)*U U = U 1 + U 2 + U 3
Ersatzkapazität : C = Q/U Ersatzkapazität : C = Q/U :
C ers = Q/U = C 1 + C 2 +C 3 C ers = (1/C 1+1/C 2+1/C 3)-1 .
Die Isolatoren im E-Feld
Erklärung ε r
a) C von Quelle getrennt : Isolator einschieben : U zwischen Platten sinkt . Durch felderzeugende Ladungen +Q & -Q Elektronenhüllen gegenüber Atomkernen verschoben . An Platten zugewandten Seiten entsteht Ladungsüberschuß , heißt Polarisationsladungen Q p . Im Isolator entsteht "induziertes" Gegenfeld : ursprüngl. E geschwächt : U= E*d zwischen Platten sinkt . (F kleiner , W überführ kleiner).
a) Quelle angeschlossen : zusätzlicher Ladestrom fließt : neg. Ladungen von Quelle zusätzlich von Q p angezogen . Quelle kann bei gleichem U mehr e‾ gegen gegenseitige Abstoßung auf neg. Platte transportieren . Analog pos. Platte . C nimmt mit Dielektrikum zu .
Andere Betrachtungsweise
Für Verschiebung von e‾ in Atomen ist W nötig :
a) von Quelle getrennt : Dielektrikum nimmt einen Teil der in E gespeicherten W auf : Feldstärke & U zwischen Platten nimmt ab .
b) an Quelle angeschlossen : Quelle liefert mehr W , da Dielektrikum auch W aufnimmt : mehr Ladung fließt auf Platten : C hat zugenommen : C = ε 0ε r* A/d .
Bemerkung
Manche Dielektrika haben Atome , die selbst el. Dipole sind : ε r bes. hoch : durch Ausrichtung der Dipole großes Gegenfeld : Überführungsarbeit kleiner , C = Q/U wird groß : man sagt Orientierungspolarisation . Ausrichtung der Dipole : entgegen thermischer Teilchenbewegung : ε r temperaturabh.
Leiter im C
Statt Dielektrikum Metallplatte (Dicke x) ohne Berühren : So viele Ladungen auf ihr werden influenziert , bis Leiterinnere feldfrei . C steigt (nicht wegen ε r sondern weil durch Platte quasi 2 Cs vorhanden : Plattenabstände d 1 & d 2 : d 1 + d 2 = d - x .
C ers = (1/C 1 + 1/C 2)-1 = (d 1/(ε *A) + d 2/(ε *A)) -1 = ε *A/(d 1 + d 2)
*A/(d - x) > ε *A/d .
Andere Betrachtungsweise
e‾ in Leitern praktisch ohne Arbeitsaufwand verschiebbar : W um e‾ von 1er Platte zur anderen zu transportieren mit Metallplatte geringer (wegen W P,Q = E*s, s = PQ)
um W x = E* x : Spannung U A,B = W A,B /q = (W d - W x)/q = E*(d - x) nimmt ab .
C 1 = ε *A 1/d ; C 2 = ε r *A 2 /d 2 ;
C 3 = ε *A 2 /d 3 :
C ers = C 1 + (1/C 2 + 1/C 3) -1
|
|
Feldenergie
W el eines geladenen C :
Um q bei der nahezu konst. U 1 von Platte 1 des C nach 2 zu schaffen ist W1 = U 1 *q nötig . W ges ergibt sich als Fläche unter Q-U-Kurve :
W = ½ QU = ½ CU² = Q²/(2C) .
Wo ist diese Energie gespeichert
Platten von C (ohne Quelle) auseinanderziehen : Q & E konst. aber felderfüllte Raum nimmt zu : W = ½ CU² = ½ ε 0 ε r (E*d)² *A/d = ½ ε 0 ε r *A* d* E² : A*d = Volumen zwischen den Platten : W = ½ ε 0 ε r *V*E² : W el steckt in V .
Def.: Energiedichte : ρ el = W el /V = ½ ε 0 ε r *E² .
Laden eines Kondensators
C über R laden : Strom I(t) fließt , nach t ist Q(t) auf C : zwischen Platten herrscht Spannung U C (t) = Q(t)/C (Spannungsabfall an C) . Nach Halbwertzeit T H ist Q bzw. U entsprechend größer . Über Q(t)- bzw. U(t)-Schaubild Exponentialkurven :
U C (t) = U 0 (1 - ½ t/TH) ; Q C (t) = U 0 *C*(1 - ½ t/TH) , für Ladestrom gilt :
I(t) = ()(t) = I 0 * ½ t/TH.
Entladen : U C (t) = U 0 * ½ t/TH ; Q C (t) = U 0 *C* ½ t/TH , für Entladestrom gilt :
I(t)
= 
(t) = -Q(t)*ln/TH
Da I(t) = U(t)/R = -Q(t)*ln/TH ist TH = -R* ln*Q(t)/U(t) : TH = ln*R*C .
| Referate über:
|
|
Datenschutz |
| Copyright ©
2024 - Alle Rechte vorbehalten AZreferate.com |
Verwenden sie diese referate ihre eigene arbeit zu schaffen. Kopieren oder herunterladen nicht einfach diese # Hauptseite # Kontact / Impressum |
