Spannungswaage

Tortenheber · Gast

Meine Frage:
Eine der Platten eines Kondensators liegt waagerecht auf einem Teller einer Tafelwaage und wird austariert. Ihr nähert man von oben eine festgehaltene Platte; Distanzstücke legen den Plattenabstand d exakt fest. Dann legt man zwischen beide Platten die Spannung U; die Platten ziehen sich nun gegenseitig an. Wenn man am anderen Teller der Waage vorsichtig mit einem empfindlichen Kraftmesser zieht, löst sich die untere Platte. Gemessen werden jeweils die Zugkraft, der Plattenabstand und die Spannung. Es ergeben sich folgende Messwerte:

d=konstant=0,002m

U [V] 500 1000 1500 2000 2500
f[cN] 1,3 5,3 11,5 21,0 32,3

U=konstant=1000 V

d [mm] 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
F[cN] 83,0 20,8 9,3 5,3 3,2

a) Werten sie die beiden Messreihen graphisch aus und ermitteln sie daraus, welcher Zusammenhang zwischen F und U sowie zwischen F und d besteht.

b) Geben sie eine Gleichung für F in Abhängigkeit von U und d an und berechnen sie aus den Messwerten den in der Gleichung enthalten Proportionalitätsfaktor.

c) Leiten sie diese Gleichung aus ihnen bekannten Gleichungen für den Kondensator her.

d) Wie ändern sich die Messwerte für die Kraft, wenn man den Plattenzwischenraum mit einem Dielektrikum ausfüllt? Begründen sie diese Änderungen physikalisch.

e) Berechnen sie die Anziehungskraft der Platten, wenn der Plattenabstand 1,2mm, die Spannung 2400V und die Dielektrizitätszahl 6 beträgt.

Meine Ideen:
Hallo!

Zu a)
F proportional zu U^2

F proportional zu 1/d^2

b)
F=Proportionalitätsfaktor mal U^2 mal 1/d^2 mal Epsilon(0) mal Epsilon(r)

Nach dem Proportionalitätsfaktor umgestellt und Werte eingesetzt kommt dann ca. 2,075x10^-7 raus.

c)
Ich komm nicht auf diese Gleichung, sofern diese richtig ist.

d)
Die Kraft müsste kleiner werden, da mit einem Dielektrikum U kleiner wird.

e)
Wenn die Formel richtig ist, dann müsste F ca. 0,0044 N sein.

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440