Energiedichte im elektrischen Feld und

Thema: Energiedichte /
Kondensatorentladung
Christian Siebert
Energiedichte im elektrischen Feld
Definition:
Der Quotient aus Energie und Volumen des Feldes heißt Energiedichte.
Energiedichte ( ) = Energie (Wel) / Volumen (V)
Diese Formel wollten wir nun mit C = * * (A / d) in Verbindung
bringen, um in der Endformel die elektrische Feldstärke (E) zu erhalten.
Wel = 1/2*Q*U;
el
= (1/2 *
el
= 1/2 *
*
*
C = Q/U;
C=
*
* (A / d)
* (A / d) * U 2) / (A * d)
* E2
mit E = U / D
Entladung eines Kondensators
Versuchsaufbau:
Durchführung und Beobachtung:
Zuerst verbindet man mit dem Schalter die Kontakte 1 und 2. Das
Voltmeter zeigt 100V an. Legt man den Schalter nun um, so dass er die
Kontakte 1 und 3 verbindet, misst das Voltmeter zunächst 100 V, jedoch
sinkt der Wert immer mehr ab. Nach längerer Zeit erreicht er 0 V.
Erklärung:
Der Plattenkondensator wird zunächst mit 100V aufgeladen. Wenn die
Verbindung von 1 zu 3 hergestellt ist, wird der Plattenkondensator zur
Spannungsquelle.
In diesem abgeschlossenen System werden die Elektronen, vom "-"-Pol
zum "+"-Pol durch den Widerstand "gepresst". Dieser Vorgang läuft bis
zur vollständigen Entladung. Der Widerstand verlangsamt diesen Prozess.
Setzt man statt des Widerstandes ein normales Kabel ein, würden die
Platten praktisch sofort entladen.
Das Entladen dauert also lange bei
•
•
einem großen Widerstand.
einer hohen Kapazität des Kondensators.
Messtabelle zum Versuch:
(Ungenauigkeiten resultieren aus Messfehlern)
t/s
0
19 32 57 85 114 156 194 269
UC / V 100 90 80 70 60 50
40
30
Vermutung:
Es liegt ein exponentielles Wachstum vor: U = U0 * at
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