Aufgaben zum elektrischen Feld - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* 6) Kondensatoren statt Benzin */

2017-05-06T20:46:23Z

‎6) Kondensatoren statt Benzin

Patrick.Nordmann: /* 6) Kondensatoren statt Benzin */

2017-05-06T20:44:59Z

‎6) Kondensatoren statt Benzin

Patrick.Nordmann: /* ZEUGS */

2017-05-06T12:09:49Z

‎ZEUGS

Patrick.Nordmann: /* Flächenladungsdichte und erste Maxwellsche Gleichung */

2017-05-06T10:25:26Z

‎Flächenladungsdichte und erste Maxwellsche Gleichung

Patrick.Nordmann: /* 6) Kondensatoren statt Benzin */

2017-05-06T10:25:04Z

‎6) Kondensatoren statt Benzin

Patrick.Nordmann: /* 6) Kondensatoren statt Benzin */

2017-05-06T05:56:31Z

‎6) Kondensatoren statt Benzin

Patrick.Nordmann: /* 6) Kondensatoren statt Benzin */

2017-05-06T05:17:43Z

‎6) Kondensatoren statt Benzin

Patrick.Nordmann am 5. Mai 2017 um 21:03 Uhr

2017-05-05T21:03:08Z

Patrick.Nordmann: /* Zum Kondensator */

2017-05-05T21:00:51Z

‎Zum Kondensator

Patrick.Nordmann: /* Zum Kondensator */

2017-05-05T20:09:07Z

‎Zum Kondensator

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 |[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]
 |style=" text-align:center;"|<math>1000</math> bis <math>10000</math>
-|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math><ref>Die Zahlenwerte sind aus den Wikipedia-Artikeln "[Permittivität#Werte_f.C3.BCr_ausgew.C3.A4hlte_Materialien Permittivität]" und "[Durchschlagsfestigkeit#Materialwerte Durchschlagsfestigkeit]", sowie aus einem Artikel des "[http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Buch der Synergie]" von Achmed A. W. Khammas, der sich wiederum auf das Patent [http://www.freepatentsonline.com/EP2015323.html EP2015323] beruft und dem Fach-Artikel "[http://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAPS.24S2.413 Electrical Properties of Perovskite Type Oxide Thin-Films Prepared by RF Sputtering]".</ref>
+|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math><ref>Die Zahlenwerte sind aus den Wikipedia-Artikeln "[https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t#Werte_f.C3.BCr_ausgew.C3.A4hlte_Materialien Permittivität]" und "[https://de.wikipedia.org/wiki/Durchschlagsfestigkeit#Materialwerte Durchschlagsfestigkeit]", sowie aus einem Artikel des "[http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Buch der Synergie]" von Achmed A. W. Khammas, der sich wiederum auf das Patent [http://www.freepatentsonline.com/EP2015323.html EP2015323] beruft und dem Fach-Artikel "[http://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAPS.24S2.413 Electrical Properties of Perovskite Type Oxide Thin-Films Prepared by RF Sputtering]".</ref>
 |}

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 |[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]
 |style=" text-align:center;"|<math>1000</math> bis <math>10000</math>
-|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math><ref>Diese Angabe wurde aus einem Artikel des "[http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Buch der Synergie]" von Achmed A. W. Khammas berechnet. Es ist schwer im Netz verläßliche Zahlen zu bekommen.</ref>
+|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math><ref>Die Zahlenwerte sind aus den Wikipedia-Artikeln "[Permittivität#Werte_f.C3.BCr_ausgew.C3.A4hlte_Materialien Permittivität]" und "[Durchschlagsfestigkeit#Materialwerte Durchschlagsfestigkeit]", sowie aus einem Artikel des "[http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Buch der Synergie]" von Achmed A. W. Khammas, der sich wiederum auf das Patent [http://www.freepatentsonline.com/EP2015323.html EP2015323] beruft und dem Fach-Artikel "[http://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAPS.24S2.413 Electrical Properties of Perovskite Type Oxide Thin-Films Prepared by RF Sputtering]".</ref>
 |}

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 *Buch der Synergie: [http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Superkondensator (SuperCap)] Hinweis auf Durchschlagsfestigkeit von Bariumtitanat
 *Wikipedia:[https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t#Werte_f.C3.BCr_ausgew.C3.A4hlte_Materialien Permittivität]
 =ZEUGS=
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 * Die Platten des Kondensators in b) sind quadratisch. Wieviel Ladung befindet sich jeweils auf den Platten?
 * Wieviel Ladung befindet sich auf der Kugel von a)?

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	* Die Platten des Kondensators in b) sind quadratisch. Wieviel Ladung befindet sich jeweils auf den Platten?		* Die Platten des Kondensators in b) sind quadratisch. Wieviel Ladung befindet sich jeweils auf den Platten?
	* Wieviel Ladung befindet sich auf der Kugel von a)?		* Wieviel Ladung befindet sich auf der Kugel von a)?
		+
		+	==Fußnoten==
		+	<references />

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 |[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]
 |style=" text-align:center;"|<math>1000</math> bis <math>10000</math>
-|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
+|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math><ref>Diese Angabe wurde aus einem Artikel des "[http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Buch der Synergie]" von Achmed A. W. Khammas berechnet. Es ist schwer im Netz verläßliche Zahlen zu bekommen.</ref>
 |}

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 |<math>20\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
 |-
-|Polypropylen
+|Polypropylen (PP)
 |style=" text-align:center;"|<math>2{,}1</math>
 |<math>52\,\rm\frac{kV}{mm}</math>

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 Um die Durchschlagsfestigkeit (das ist die maximale Feldstärke) des Kondensators zu erhöhen, bringt man ein Dielektrikum zwischen die Platten:
 :{|class="wikitable"
 !Dielektrikum
 !<math>\epsilon_r</math>
 |-
 |Glas
 |<math>20\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
 |-
 |Polypropylen
 |<math>52\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
 |-
 |[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]
 |<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
 |}
 :b) Entwerfen Sie für die verschiedenen Dielektrika wieder einen Kondensator, der 30MJ Energie aufnehmen kann!

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 ([[Inhalt_Kursstufe|'''Kursstufe''']] > [[Inhalt_Kursstufe#Das elektrische Feld|'''Das elektrische Feld''']])
 ==Zum Kondensator==
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 *Buch der Synergie: [http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_q.htm Superkondensator (SuperCap)] Hinweis auf Durchschlagsfestigkeit von Bariumtitanat
 *Wikipedia:[https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t#Werte_f.C3.BCr_ausgew.C3.A4hlte_Materialien Permittivität]

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 ==Zum Kondensator==
-'''1)''' Vergleichen Sie einen Kondensator mit einem Fahrradreifen.
+=====1) Ein mechanischer Vergleich=====
-'''2)''' Beschreiben Sie eine technische Bauform eines Kondensators.
+=====2) Bauformen=====
 :(Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)#Bauarten_und_Bauformen Bauformen von Kondensatoren], [https://duckduckgo.com/?q=capacitor+inside&t=ffsb&iax=1&ia=images Bilder], ...)
-'''3)''' Ein idealer Kondensator hat eine konstante Kapazität von 0,33F bei maximal 5V Spannung. Zeichnen Sie die U(Q)-Kennlinie. Lesen Sie an der Kennlinie ab wieviel Ladung und Energie der Kondensator maximal aufnehmen kann.
+=====3) Kennlinie=====
-'''4)''' Wie verändert ein Dielektrikum die Eigenschaften eines Kondensators? Was bedeutet <math>\epsilon_r=3</math>?
+=====4) Dielektrikum=====
-'''5)''' Berechnen Sie für einen Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten (r=12,25cm) im Abstand von 1cm die Kapazität mit Luft im Zwischenraum.
+=====5) Plattenkondensator mit und ohne Dielektrikum=====
 Der Kondensator wird mit 10kV geladen. Berechnen Sie:
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 :e) Nun füllt man den Zwischenraum des Kondensators mit Polytetrafluorethylen (Teflon). Es hat eine Permittivität von <math>\epsilon_r= 2</math>. Dann lädt man den Kondensator wieder mit 10kV auf. Berechnen Sie, wie sich die Werte von a) bis d) verändern und wie sich die Energie auf das Feld und das polarisierte Teflon verteilt.
-'''6)''' Ein Liter Benzin enthält ca. 30 MJ Energie. Welcher Kondensator könnte das Benzin als Energieträger ersetzen?
+=====6) Kondensatoren statt Benzin=====
 <br/>Baut man einen Plattenkondensator mit Luft zwischen den Platten, so springt ab einer Feldstärke von 2,5 kV/mm ein Funke über und der Kondensator ist entladen.
 :a) Entwerfen Sie einen Plattenkondensator, der die gleiche Energiemenge wie ein Liter Benzin speichern kann. (Tipp: Berechnen Sie zuerst die maximale Energiedichte des Kondensators! Dann legen Sie die Spannung fest und berechnen damit den Abstand und die Fläche.)
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 :b) Entwerfen Sie für die verschiedenen Dielektrika wieder einen Kondensator, der 30MJ Energie aufnehmen kann!
-'''7)''' Ein aufgeladener Plattenkondensator wird von der Spannungsquelle getrennt und die Platten auseinandergezogen.
+=====7) Plattenziehen I=====
 :a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?
 :b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?
-:c) Wo kommt die nötige Energie her?
+:c) Wo kommt die nötige Energie her, bzw. wo geht sie hin?
-'''8)''' Bei dem Plattenkondensator bleibt beim Auseinanderziehen diesmal die Spannungsquelle angeschlossen. Man stellt sich die gleichen Fragen:
+=====8) Plattenziehen II=====
 :a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?
 :b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?
-:c) Wo kommt die nötige Energie her?
+:c) Wo kommt die nötige Energie her, bzw. wo geht sie hin?
 ==Links==