Plattenkondensator und Elektrostatische Grundlagen

Einleitung

• Der Plattenkondensator: Einfaches Gerät mit vielseitigen Anwendungen
• Wichtige Eigenschaft des elektrischen Feldes

Kraft zwischen den Kondensatorplatten

• Eine Platte positiv geladen, die andere negativ -> Anziehungskraft
• Kapazität des Plattenkondensators: Formel und Einfluss von Plattenfläche und Abstand
• Einführung von Dielektrikum: späteres Thema

Kapazität und technische Anwendungen

• Technische Neuentwicklung: Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren
  • Abstand zwischen Elektroden nur wenige Moleküle dick
  • Kapazitäten bis zu 5000 Farad
  • Spannungsfestigkeit bis zu 2,5 Volt
• Große Ladungsmengen speicherbar, praktische Anwendung z.B. in Glühlampen

Berechnung der Kraft

• Vorgehensweise: Arbeit und Spannung
• Anfänglicher Zustand ungeladen -> Ladungsprozedur mit Delta Q
• Arbeit erforderlich bei steigendem elektrischen Feld
• Integral der Arbeit: Darstellung und Berechnung der elektrischen Arbeit WE

Umformung der Arbeit

• WE = 1/2 Q² / C und WE = 1/2 C U²
• Bedeutung des Faktors 1/2: Kraft nur von der anderen Platte verursacht

Energieinhalt des Kondensators

• Energie proportional zum Volumen des Feldes
• Elektrisches Feld als Energieträger
• Energiedichte des elektrischen Feldes: wE = 1/2 ε0 E²

Parallelschaltung und Serienschaltung von Kondensatoren

• Parallelschaltung: Ges-Kapazität als Summe der Einzelkapazitäten
• Serienschaltung: Summe der Reziprokwerte

Elektrische Eigenschaften der Materie: Dielektrika

• Einfluss von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen auf das elektrische Feld
• Molekulare Eigenschaften und elektrische Dipole

Elektrische Dipole und Feldberechnung

• Definition und Berechnung des Dipolmoments: pE = Q * d
• Potenzialberechnung in Punkt P: Phi abhängig von r
• Näherung für großes r: Phi proportional zu (pE , d , r) / r³
• Elektrisches Feld proportional zu 1 / r³*

Schlussbemerkung

• Bedeutung des Plattenkondensators für das Verständnis elektromagnetischer Felder