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Kapazität eines luftgefüllten Kondensators

In diesem Video geht es um die Kapazität eines luftgefüllten Kondensators. Schauen wir uns dazu einen Plattenkondensator an, der an ein Netzgerät angeschlossen ist. Zunächst ist das Netzgerät ausgeschaltet und auf beiden Platten sind gleich viele negative wie positive Ladungen. Schalten wir das Netzgerät ein und drehen die Spannung auf 10 Volt, so saugt das Netzgerät eine negative Ladung von der rechten Platte und drückt diese auf die linke Platte. Das bedeutet, dass das Netzgerät nun eine bestimmte Ladung Q verschoben hat. Diese Ladung hat das Netzgerät bei einer bestimmten Spannung U verschoben. Wie viele Ladungen ein Netzgerät bei einer bestimmten Spannung verschieben kann, hängt von der Kapazität C des Kondensators ab. Die Kapazität eines Kondensators ist die Fähigkeit eine bestimmte Menge an Ladungen bei einer bestimmten anliegenden Spannung auf den beiden Platten zu speichern. Je größer die Kapazität eines Kondensators, umso mehr Ladungen kann ein Netzgerät bei einer bestimmten Spannung verschieben. Verdoppelt man die Spannung am Netzgerät, so kann das Netzgerät auch doppelt so viele negative Ladungen von der rechten auf die linke Platte verschieben. Verdoppelt man die Zahl über dem Bruchstrich und die Zahl unter dem Bruchstrich, so bleibt das Ergebnis gleich, in diesem Fall die Kapazität C. Die Kapazität eines bestimmten Plattenkondensators, an dem man nichts ändert, besitzt folglich eine konstante Kapazität. Erhöht man die Spannung weiter, führt das somit automatisch dazu, dass auch weitere negative Ladungen verschoben werden. Welche Faktoren bestimmen denn die Größe der Kapazität eines Kondensators? Stellen wir einmal die Spannung wieder auf 10 Volt und schieben dann die Platten näher zusammen. Wir stellen fest, dass, obwohl die Spannung nicht erhöht wurde, das Netzgerät eine weitere negative Ladung auf die linke Platte schieben konnte. Betrachten wir die Formel C = Q/ U, bedeutet dass, dass wenn nun bei konstanter Spannung U mehr Ladungen verschoben werden konnten, sich die Kapazität C erhöht haben muss. Die Kapazität ist somit antiproportional zum Abstand d der beiden Platten. Je kleiner der Abstand d, desto kleiner wird die Zahl unter dem Bruchstrich und umso größer wird dann die Kapazität C. Verändern wir nun einmal die Fläche der beiden Platten und schauen was passiert. Obwohl die Spannung immer noch 10 Volt beträgt, konnte das Netzgerät eine weitere negative Ladung auf die linke Platte verschieben. Die Kapazität eines Kondensators ist somit proportional zur Fläche A der Platten. Insgesamt lautet die Formel für die Kapazität eines Plattenkondensators wie folgt. Die Kapazität C ist gleich der elektrischen Feldkonstante Epsilon 0 mal der Permittivitätszahl Epsilon r. Die Permittivitätszahl Epsilon r hängt vom Material zwischen den Platten ab und ist in diesem Fall 1, da sich zwischen den Platten des Plattenkondensators Luft befindet. Dieses wird noch multipliziert mit der Plattenfläche A und geteilt durch den Plattenabstand d.