Der Kondensator – Aufgaben

1. Die Platten eines Plattenkondensators haben den Abstand 5,0 cm. Die linke Platte besitzt das Potenzial -500 V, die rechte +300 V.

1.1 Welche elektrische Feldstärke herrscht zwischen den Platten?

1.2 Welche Arbeit wird an einem Körper mit der Ladung \( q = +0,50\; pC \) innerhalb des Kondensators verrichtet, wenn er von einem Ort, der 1,00 cm von der rechten Platte entfernt ist, zu einem Ort gelangt, der sich 2,00 cm von der linken Platte entfernt befindet?

2. Zwei Kondensatorplatten haben den Abstand 8,0 cm und je 400 cm² Fläche. Es liegt eine Spannung von 800 V am Kondensator an.

2.1 Berechnen Sie die elektrische Feldstärke, die Flächenladungsdichte und die Kapazität des Kondensators.

2.2 Berechnen Sie mit Hilfe der Flächenladungsdichte die Ladung, die jede Platte trägt.

2.3 Berechnen Sie mit Hilfe der Kapazität die Ladung, die jede Platte trägt.

2.4 Welche Ladung bekommen zwei Influenzplättchen (5,0 cm²), die innerhalb des Kondensators auseinander gezogen werden?

3. Ein runder Plattenkondensator besitzt einen Plattenabstand von 2,50 cm und einen Durchmesser von 15,0 cm. An seinen Platten ist eine Spannungsquelle angeschlossen, die 24,0 V liefert.

3.1 Bestimmen Sie die Kapazität, Ladung und Feldstärke des Plattenkondensators.

3.2 Wie ändern sich Kapazität, Ladung, Spannung und Feldstärke, wenn bei angeschlossener Spannungsquelle der Plattenabstand auf 5,0 cm erhöht wird?

3.3 Wie ändern sich Kapazität, Ladung, Spannung und Feldstärke, wenn der Kondensator vor der Erhöhung des Plattenabstands von der Spannungsquelle abgetrennt wird?

4. Ein Plattenkondensator besitzt die Kapazität 8,5 pF. An seinen Platten, die einen Abstand von 3,0 cm haben, ist eine Spannungsquelle mit U = 12,0 V angeschlossen.

4.1 Bestimmen Sie die Ladung und die Feldstärke des Plattenkondensators.

4.2 Wie ändern sich Kapazität, Ladung, Spannung und Feldstärke, wenn bei angeschlossener Spannungsquelle der Raum zwischen den Platten mit einer Pressspanplatte (\(\varepsilon_r = 3,0\)) gefüllt wird?

4.3 Wie ändern sich Kapazität, Ladung, Spannung und Feldstärke, wenn der Kondensator vor dem Einbringen des Dielektrikums von der Spannungsquelle abgetrennt wird?

5. Ein Kondensator besitzt die Kapazität 20,0 µF.

5.1 Welche Kapazität muss man parallel bzw. in Reihe schalten, damit 4,0 µF bzw. 50 µF entstehen?

5.2 Ermitteln Sie jeweils die Ladungen, die die Kondensatoren bei einer Gesamtspannung von 12,0 V tragen.

Welche Ladung nimmt eine freistehende Kugel mit dem Radius \(r = 5,0\; cm\) auf, wenn sie mit 40 kV gegen eine ferne Wand („Erde“) geladen wird?

7. Zwei quadratische Kondensatorplatten mit der Kantenlänge 20,0 cm haben einen Abstand von 3,0 mm.

7.1 Berechnen Sie den Energieinhalt wenn die Spannung am Kondensator 80 V beträgt.

7.2 Mit welcher Kraft ziehen sich die Platten an?

8. Ein Kondensator mit der Kapazität 30 µF wird an einer Spannungsquelle mit 100 V aufgeladen und dann wieder von ihr getrennt. Anschließend wird ein ungeladener Kondensator mit der Kapazität 30 µF zum ersten parallel geschalten.

8.1 Berechnen Sie, welche Spannung die Anordnung annimmt.

8.2 Wieviel elektrische Energie geht verloren und auf welche Weise geschieht dies?