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[Elektrische Felder::Kondensator] Dielektrika
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zeroByte
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Anmeldungsdatum: 08.02.2012
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 08 Feb 2012 - 19:31:07    Titel: [Elektrische Felder::Kondensator] Dielektrika

Moin,

simple Frage: Warum genau führt ein geschwächtes elektrisches Feld eines Plattenkondensators (z.b. aufgrund eines Dielektrikums zwischen beiden Platten) zu einer höheren Ladungsaufnahme bei gleicher Spannung?

Dass es so ist, sagen mir die Zusammenhänge - aber nicht warum. Ich habe schon zig Sachen dazu angesehen und dieser Fakt wird immer nur über die quantitativen Zusammenhänge erklärt.

Rein anschaulich gesehen führt ein geschwächtes Feld zu einer geringeren Anziehungskraft zwischen den Ladungen bei der Kondensatorplatten - womit die Ladungsträgerdichte eigentlich abnehmen müsste und somit weniger Ladung auf einen Kondensator passen würde.
(wenn ich in eine Tonne viel Müll kriegen will, so wende ich auch viel Kraft auf, da der Müll dort nicht freiwillig in der Konzentration bleibt. Drücke ich nicht auf den Müll, quillt er oben wieder heraus)


Vielen Dank im Voraus !


MfG
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 08 Feb 2012 - 22:30:25    Titel:

Wie kommst Du darauf, dass das elektrische Feld "geschwächt" sei, wenn Du gleichzeitig sagst, die Spannung bleibe konstant.

Die elektrische Feldstärke wird nur geringer, wenn in einen von der Spannungsquelle getrennten Kondensator ein Dielektrikum eingebracht wird.

Bei konstanter Spannung bleibt dagegen die Feldstärke konstant, die Kapazität wird durch Einbringen eines Dielektikums erhöht, und nach Q=C*U erhöht sich dadurch die Ladung.
zeroByte
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Anmeldungsdatum: 08.02.2012
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 08 Feb 2012 - 23:25:57    Titel:

Vorweg: wie ich explizit im Eingangspost erwähnt habe, möchte ich über ein Modell und nicht über die quantitativen Zusammenhänge argumentieren. Warum? die finde ich auch im Buch, dazu muss ich hier nicht fragen.

Warum bleibt die Feldstärke im Modell bei konstanter Spannung auch konstant, wenn man ein Dielektrikum einführt (wenn man am Netz hängt)?
U = 1/e_r * E * d

U, d konstant; 1/e_r (Permittivitätszahl) kommt hinzu => E muss größer werden

Trotzdem bitte nicht über Gleichungen, bitte im anschaulichen Modell.
Am liebsten wäre mir ein Modell z.b. mit einzelnen Elektronen und dem Verhalten der auf sie wirkenden Kräfte.

Das "bei gleicher Spannung" bezog sich übrigens nur auf den Vergleich zweier Kondensatoren, die mit verschiedenen Spannungen aufgeladen wurden, jedoch während des Versuches nicht am Netz hängen.


MfG


Zuletzt bearbeitet von zeroByte am 08 Feb 2012 - 23:41:58, insgesamt einmal bearbeitet
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 08 Feb 2012 - 23:36:38    Titel:

zeroByte hat folgendes geschrieben:
Vorweg: wie ich explizit im Eingangspost erwähnt habe, möchte ich über ein Modell und nicht über die quantitativen Zusammenhänge argumentieren. Warum? die finde ich auch im Buch, dazu muss ich hier nicht fragen.

Warum bleibt die Feldstärke im Modell bei konstanter Spannung auch konstant, wenn man ein Dielektrikum einführt? Keine Gleichungen, bitte im anschaulichen Modell.
Am liebsten wäre mir ein Modell z.b. mit einzelnen Elektronen und dem Verhalten der auf sie wirkenden Kräfte.


MfG


Warum so kompliziert, Du hast einen Kondensator mit bestimmtem Plattenabstand, an dem eine feste Spannung liegt. Die Feldstärke ist nun mal Spannung durch Abstand.

Da bei konstanter Spannung und Vergrößerung der Kapazität die Ladung größer wird, wird auch die Kraft zwischen den Platten größer. Die Kraft auf ein einzelnes Elektron ist bei konstanter Feldstärke immer dieselbe. Die Gesamtkraft steigt aber mit der Anzahl der Elektronen.
zeroByte
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Anmeldungsdatum: 08.02.2012
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 08 Feb 2012 - 23:45:20    Titel:

Und warum genau steigt anschaulich die Kapazität?


MfG
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 09 Feb 2012 - 00:00:35    Titel:

Die Kapazität ist das Ladungsspeicherungsvermögen des Kondensators und ist definiert als C=Q/U. Du solltest deshalb eigentlich eher fragen, warum die Ladung größer wird.

Das liegt an den Dipolen im Dielektrikum. Die werden entsprechend der äußeren Feldstärke mehr oder weniger stark ausgerichtet und bauen ein elektrisches Feld auf, das dem äußeren Feld entgegengerichtet ist. Die feste Geometrie des Kondensators (konstanter Plattenabstand) und konstante Spannung lassen aber eine geringere Feldstärke nicht zu. Also müssen mehr Ladungen durcfh die Quelle verschoben werden. Du kannst Dir das auch einfach so vorstellen, dass die ausgerichteten Dipole beispielsweise mit ihrem positiven Ende der negativ geladenen Platte zugewandt sind und laut Coulomschem Gesetz mehr negative Ladungen anziehen, die durch die Spannungsquelle von der anderen Platte "abgesaugt" werden.
zeroByte
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Anmeldungsdatum: 08.02.2012
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 09 Feb 2012 - 00:09:37    Titel:

Sprich es entstehen durch das Dielektrikum quasi 3 neue Felder: Ein Gegenfeld im Dielektrikum selbst und zwei Felder, die in ihrer Orientierung mit dem regulären Feld übereinstimmen und daher die Ladungsträger (Elektronen) auf die Oberfläche ziehen und somit mehr Platz für neue Ladungsträger schaffen.

Genau sowas wollte ich haben, vielen Dank Wink


MfG
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