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Klausur Elektrisches Feld
Inhalt: Plattenkondensator, Elementarladung nach Millikan, Potentialbetrachtungen
Lehrplan: Elektrisches Feld
Kursart: 5-stündig
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Kondensatoren und Potentialbetrachtungen

Ein Kondensator kann elektrische Energie in Form von elektrischer Ladung speichern und wieder abgeben. Er besteht typsicherweise aus zwei leitenden Platten, bzw. Oberflächen, die durch einen Isolator voneinander getrennt sind.

Um die elektrische Energie zu speichern, werden auf der einen Platte positive und auf der gegenüberliegenden Platte negative Ladungen angesammelt. Die Ladungstrennung erzeugt ein elektrisches Feld zwischen den Platten. Solange kein Strompfad zwischen den Platten entsteht, bleibt die Lading erhalten und die Energie wird gespeichert.

Erst wenn ein Stromkreis geschlossen wird, fließt die Lading von einer Platte zur anderen und die im Kondensator gespeicherte Energie wird freigesetzt. Die Menge an elektrischer Energie, die ein Kondensator speichern kann, wird als Kapazität des Kondensators bezeichnet. Die Kapazität ist abhängig von der Größe der Platten, dem Abstand der Platten und dem Isolator bzw. Dieletrikum zwischen den Platten.

Ein Plattenkondensator erzeugt ein lineares elektrisches Feld, wohingegen ein Kugelkondensator ein radiales elektrisches Feld erzeugt.

Das Verhalten von Ladungen innerhalb eines elektrischen Feldes lässt sich mit Potentialbetrachtungen erklären. Das elektrische Potential ist ein Maß für die potentielle Energie, die eine Ladung in einem elektrischen Feld besitzt.

Bei der Untersuchung von Plattenkondensatoren ist das elektrische Potential vergleichsweise einfach entlang einer Linie senkrecht zu den Platten zu bestimmen. Da das elektrische Feld zwischen den Platten homogen ist, ändert sich das Potential linear mit dem Abstand zwischen den Platten.

Im Falle von Kugelkondensatoren ist das elektrische Potential aufgrund der radialen Ausrichtung des elektrischen Feldes und der Kugelform der Schalen komplexer. Das Potential ändert sich radial von der inneren Kugel zur äußeren Kugel und ist abhängig von der Ladung auf den Kugelschalen und dem Abstand zwischen ihnen.

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