Aufgaben zu: Energie elektrischer Felder - lehrer.uni

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LGÖ Ks
Ph 12 4-stündig
21.11.2010
Aufgaben zu: Energie elektrischer Felder
1) a) Ein Kondensator der Kapazität 10 µ F wird auf 200 V aufgeladen.
Berechne die Energie W0 des Kondensators.
Welche Ladung trägt der Kondensator?
b) Der Kondensator wird einem ungeladenen Kondensator der Kapazität 22 µ F parallel
geschaltet.
Welche Spannung nimmt die Anordnung an?
Berechne die Gesamtenergie der beiden Kondensatoren.
c) Berechne den absoluten und den relativen Energieverlust beim Anschluss des zweiten
Kondensators.
Hausaufgaben zu: Energie elektrischer Felder
1) Ein Kondensator der Kapazität 2 200 µ F wird auf 100 V aufgeladen.
a) Welche Energie ist im elektrischen Feld des Kondensators gespeichert?
b) Welche Leistung wird frei, wenn sich der Kondensator in 1 ms entlädt?
2) a) Wie ändert sich die Energie des elektrischen Felds eines Plattenkondensators, wenn man bei
angeschlossener Spannungsquelle zwischen die Kondensatorplatten ein Dielektrikum der
Dielektrizitätszahl ε r = 3 bringt?
b) Wie ändert sich die Energie des elektrischen Felds eines Plattenkondensators, wenn man den
Kondensator nach dem Aufladen von der Spannungsquelle trennt und dann ein Dielektrikum
der Dielektrizitätszahl ε r = 3 zwischen die Kondensatorplatten bringt?
3) Ein Kondensator der Kapazität 470 µ F wird auf 50 V aufgeladen und an einen auf 20 V
geladenen Kondensator der Kapazität 220 µ F angeschlossen, wobei jeweils gleichnamig
geladene Anschlüsse miteinander verbunden werden.
Wie viel elektrische Energie geht dabei verloren?
4) Zwei kreisförmige Platten von 25,5 cm Durchmesser haben den Abstand 1 cm. Berechne den
Energieinhalt und die Energiedichte bei der Spannung
a) 3 kV;
b) 6 kV.
5) a) Wie ändert sich die Energiedichte des elektrischen Felds eines Plattenkondensators, wenn
man den Plattenabstand bei angeschlossener Spannungsquelle verdoppelt?
b) Wie ändert sich die Energiedichte des elektrischen Felds eines Plattenkondensators, wenn
man den Kondensator nach dem Aufladen von der Spannungsquelle trennt und dann den
Plattenabstand verdoppelt?
6) Zwei kreisförmige Platten von 25,5 cm Durchmesser haben den Abstand 1 cm.
Mit welcher Kraft ziehen sich die Platten an, wenn zwischen ihnen folgende Spannung liegt:
a) 3 kV;
b) 6 kV.
Elektrische Feldkonstante: ε 0 = 8,85 ⋅ 10−12
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21.11.2010
Abituraufgaben (nach Stark-Heft 2011)
Aufgabe 8 (Plattenkondensator, Dielektrikum, Auf- und Entladevorgang, …; Abi Lk 1997 3) a)
Aufgabe 9 (Plattenkondensator, Dielektrikum, Aufladevorgang, …; Abi Lk 2000 3) c) insbesondere
„Berechnen Sie die Abnahme …“
Abitur 2007 Aufgabe I a) insbesondere „Bestimmen Sie … die im Feld gespeicherte Energie“
Abitur 2008 Aufgabe II b) insbesondere „Leiten Sie die Gleichung …“ und „Wie lange leuchtet …“
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