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1

20.10.2014, 21:38

Physik

Hi!
Ich würde in diesem Thema gerne ab und an mal ein physikalisches Problem posten, was ich nicht gelöst bekomme. Ich glaube das wird noch öfter passieren und ich denke, dass hier ja auch durchaus die richtigen Leute unterwegs sind. :P :D Primär gehts mir nur darum, dass mir gezeigt wird, was mein Denkfehler ist, bitte nicht die Aufgabe für mich lösen.
________
§\text{Ein Plattenkondensator mit quadratischen Platten mit }a=0{.}4m \text{, dessen Zwischenraum mit Luft gefuellt und }d=2\cdot 10^{-3}m \text{ breit ist, wird mit }U_1=25V \text{ aufgeladen.}§
§\text{Folgend wird er mit einem anderen, nichtgeladenen Kondensator mit einer Kapazitaet von }C_2=200\cdot 10^{-12}F \text{ verbunden.}§
§\text{Welche Spannung }U_g \text{ stellt sich zwischen den Kondensatorplatten ein?}§
Mein Lösungsansatz ist der folgende:
§C_1=\varepsilon_0 \cdot \varepsilon_r \cdot \frac{A}{d} \wedge \varepsilon_r=1 \wedge A=a^2§ Damit hat man erst einmal die Kapazität des Plattenkondensators. Durch §\frac{1}{C_g} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \Leftrightarrow C_g=\frac{C_1 \cdot C_2}{C_1+C_2}§ ergibt sich die Gesamtkapazität.
Nach §U_g=\frac{Q_g}{C_g}§ fehlt noch die Ladung, die man über §Q_g=Q_1=C_1 \cdot U_1§ ermitteln kann.
Am Ende hat man also §U_g=\frac{\varepsilon_0 \cdot \frac{a^2}{d} \cdot U_1}{\frac{\varepsilon_0 \cdot \frac{a^2}{d} \cdot C_2}{\varepsilon_0 \cdot \frac{a^2}{d} + C_2}}§, was mich aber, wenn man die Werte mal einsetzt, zu einem vollkommen falschem Ergebnis führt, nämlich ca. §113§, was ja einfach nicht stimmen kann, es kamen ja keine Ladungsträger hinzu. Es steht fest, dass das Ergebnis kleiner sein muss, als die ursprüngliche Spannung von §25V§.
Ich hab das Problem jetzt mehrfach überdacht aber irgendwie komme ich nicht drauf. Wo ist der Denkfehler?
Welche Spannung berechne ich hiermit, offensichtlich ja nicht die geforderte, doch irgendeine andere macht für mich ebenso wenig Sinn?

2

20.10.2014, 22:30

Für mich sind sie in Reihe gewesen, aber eine Parallelschaltung macht praktisch natürlich mehr Sinn. Es kommt dann auch ein realistisches Ergebnis heraus, ca. §19V=U_g=\frac{\varepsilon_0 \cdot \frac{a^2}{d} \cdot U_1}{\varepsilon_0 \cdot \frac{a^2}{d} + C_2}§
Vielen Dank!

3

20.10.2014, 22:40

Dein erstes Ergebnis ist auch plausibel. Reihenschaltung verringert die Kapazität.
"Theory is when you know something, but it doesn’t work. Practice is when something works, but you don’t know why. Programmers combine theory and practice: Nothing works and they don’t know why." - Anon

4

20.10.2014, 23:08

okay und woher soll ich nun wissen, ob der da in Reihe geschaltet wurde oder nicht? xD

5

21.10.2014, 01:47

Man bin ich Eingerostet.

Wenn man mal ein Blick hier beim Lade- / Entladevorgang rauf wirft sieht man das hier ein Widerstand mit rein spielt und am Ende die Spannung an den Platten des Kondensators der Spannung der Quelle entspricht!

Da in diesem Rechenbeispiel kein Ladewiderstand angegeben ist (auch kein Zeitpunkt t was sinn macht in meinen Augen) ist der Ladestrom unendlich groß.
Wenn ich jetzt mal beide Kondensatoren in eine Blackbox packe und diese anschließe weiß ich das egal wie Sie verschaltet sind 25 V messen lassen über diese Blackbox.

Wenn ich jetzt die Box aufmache und ich sehe sie sind Parallel Verschaltet habe ich auch weiterhin meine 25V an meinen Beiden Platten des Kondensators.

Sollte die beiden Kondensatoren in Reihe geschaltet sein, ist das schwerste an der Rechnung die Kapazität des Kondensators zu berechen, denn die Spannung an den Platten zu berechnen ist eine simple Verhältnisgleichung, genau erklärung siehe hier.

Da bei einer Reihenschaltung mehr zu rechnen ist würde ich sagen diese beiden Kondensatoren sollen in Reihe geschaltet sein!

Hoffe es hilft.

Gruß Koschi
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6

21.10.2014, 10:33

Müsste sich die Spannung der beiden Kondensatoren in Reihe nicht verteilen?
U1 + U2 = Ug?

7

21.10.2014, 11:12

Müsste sich die Spannung der beiden Kondensatoren in Reihe nicht verteilen?
U1 + U2 = Ug?


Ja das ist ja dass was im 2ten Link steht. U1 + U2 = Ug = 1/C1 + 1/C2 = 1/Cg
an den Platten des kapazitiven kleineren Kondensator liegt die größere Spannung an.
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Koschi« (21.10.2014, 11:19)


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8

21.10.2014, 12:52

Also ist die Aufgabe doch gelöst.

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