Kapazität mit und ohne Dielektrikum

Aristo · Anmeldungsdatum: 24.11.2017 Beiträge: 105

Meine Frage:
Hallo zusammen,
in einer Aufgabe dürfen wir die Kapazität und die (freie?) Energie in einem Kondensator berechnen. Einmal ist bereits ein Dielektrikum (konstante=42) vorhanden und im anderen Fall wird die Spannungsquelle erst abgeschaltet und anschließend ein Dielektrikum eingeführt.
Gegeben sind U= 73kV, C_0=0,19nF

Im ersten Fall verstehe ich, dass man die gegebene Spannung nimmt. Anschließend die Kapazität mit der Dielektrizitätskonstante verrechnet und einsetzt.
Im zweiten Fall verstehe ich aber nicht, wieso man eine andere Spannung berechnet / berechnen muss und dann erst einsetzt. Strikt auswendig lernen könnte in der Klausur zu Problemen führen.
Konkret: wieso ändert sich die Spannung -nur- in Fall 2?

Meine Ideen:
Fall 1:

Fall 2: Ladung/Anzahl der Ladungen (Q) bleibt konstant.
U_0 ist die Ausgangsspannung.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6202

Sicher ist ja mal, dass sich durch das Dielektrikum die Kapazität des Kondensators um den Faktor 42 vergrössert,

; die Kapazität hängt nur von der Geometrie des Kondensators und dem Dielektrikum ab, bei einem Plattenkondensator gilt

Die Fälle 1 und 2 unterscheiden sich nun einfach dadurch, dass im ersten Fall die Spannung, im 2. Fall die Ladung konstant bleibt. Im ersten Fall wird bei angelegter konstanter Spannung ein Strom fliessen, denn die Ladung muss auf

zunehmen. Im 2. Fall wird der Stromkreis unterbrochen, die Ladung bleibt somit konstant,

. Die Spannung verringert sich durch die vergrösserte Kapazität bei eingeführtem Dielektrikum auf

.

Aristo · Anmeldungsdatum: 24.11.2017 Beiträge: 105

Optimal, vielen Dank!