Flächenladungsdichte < Elektrik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo!
ich habe folgendes Problem:
Ein Plattenkondensator wird aufgeladen, im Vergleich zum Erdniveau, die linke Platte auf + 4 kV, die rechte Platte auf - 4 kV.
Spielt es für die Flächenladungsdichte der linken Platte eine Rolle, ob die rechte Platte anwesend ist oder nicht?
Freue mich sehr über Antworten!
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 12:45 Mi 22.11.2017 | | Autor: | leduart |
Hallo
überlege selbst: in der Mitte der Anordnung ist das Potential 0, du änderst also nichts, wenn du dahin eine dünne Metallplatte , schiebst, die du auf Potential 0 (ich nehme an Erde) hältst.
jetzt kannst du eine der äusseren Platten entfernen, das Feld zwischen 0 und 4kV ändert sich nicht, auch nichts an der Flächenladungsdichte D . Und jetzt ziehst du die geerdete Platte weg, die 4kV Platte bleibt mit der Spannungsquelle verbunden. Nun solltest du selbst sehen, was mit D passiert.
Gruß leduart
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..mmhm, da die Umgebung ebenfalls das Potenzial 0 hat, sollte sich wohl auch nix an der E-Feldstärke ändern, wenn man die Platte herauszieht, weil sich die Umgebung ja nicht ändert... also ist Flächenladungsdichte der einen Platte unabhängig von der Anwesenheit der zweiten Platten, richtig?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:52 Di 28.11.2017 | | Autor: | leduart |
Hallo
ich hatte mit dem Versuch eigentlich das Gegenteil suggeriert, indem ich sagte überlege, wenn eine Platte entfernt wird und dann die geerdete Platte weggezogen. "die Umgebung ebenfalls auf Potential 0 ist eine falsche Annahme. Wenn du etwa Erdung als Potential 0 definierst, ist i,A, die nächste Wasserleitung oder metallischer Heizkörper, die nächste Stelle mit Potential 0.
Gruß leduart
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Thanx again for quick reaction!
..OK. Also wenn sich die Flächenladungsdichte ändert, so müssten Ladungen ab- oder zufließen. Wenn nun die Spannungsquelle noch angeschlossen ist, so wird sich bei Bewegung (und daher auch Wegnahme der zweiten Platte) sicherlich $E$ ändern nach [mm] $\frac{U}{d}$, [/mm] da $U=konst$ und $d$ ändert sich.
Aber wie ist es dann bei abgeklemmter Spannungsquelle? Es kann keine Ladung zu oder abfließen. Die Spannung müsste sich jedoch erhöhen...
Naja, eigentlich ich ursprünglich nur wissen, wie groß die Flächenladungsdichte auf einer der Platten ist, wenn man die $E$-Feldstärke zwischen den Platten gegeben hat....
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Hallo!
Deine Überlegungen sind richtig so.
Ich habe noch eine andere Argumentation:
Die eine Platte wird also auf +4kV aufgeladen, indem eine gewisse Ladung darauf gebracht wird. Die andere, isolierte Platte wird dadurch auch auf ein positives Potenzial angehoben, denn sie liegt im Feld der ersten. Um diese jetzt auf -4kV zu bringen, muß mehr Ladung von ihr entfernt werden, als zuvor auf die erste aufgebracht wurde.
Weil nun die erste Platte auch im Feld der zweiten liegt, würde sich deren Potenzial verringern - sofern die Spannungsquelle nicht "nachpumpt".
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Von den Ladungen der linken positiven Platte führen Feldlinien auf die negative rechte Platte und auch welche in die neutrale Umgebung, ebenso auch von der neutralen Umgebung zur rechten (wegen U=E*d kann eine Verbindungslinie von der neutralen Umgebung zu einer der Platten nicht feldfrei sein).
Nun entfernen wir die rechte Platte
a) indem wir den Abstand zwischen den Platten erhöhen [mm] \mapsto \infty. [/mm] Da U zwischen den Platten bleibt, d größer wird, muss E zwischen den Platten geringer werden, also "weniger" Feldlinien von Platte zu Platte gehen, während die Feldlinien zwischen der linken Platte und der Umgebung bleiben. Somit sinkt die Flächenladungsdichte.
b) indem wir die rechte Platte entladen und dann entfernen. Dann fehlen erst recht die Feldinien zu dieser Platte, während die Feldlinien zwischen der linken Platte und der Umgebung bleiben. Somit sinkt ebenfalls die Flächenladungsdichte.
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