Kapazität

 

Definition: Kapazität

 

Wir haben uns im vorherigen Kapitel „Flächenladungsdichte“ schon

mit dem Zusammenhang zwischen Flächenladungsdichte und Feld-

stärke beschäftigt. Er ergab sich:

 

 

 

Es gilt:

mit

σ = Flächenladungsdichte

E = elektrische Feldstärke

ε0 = 8,854 ∙ 10−12 As/Vm = elektrische Feldkonstante

 

 

Mit der Definition der Flächenladungsdichte σ = Q/A folgt hieraus also:

 

 

Für einen Plattenkondensator gilt dann weiter

 

 

Wenn man jetzt alle elektrischen Größen auf die linke Seite bringt und alle geometrischen nach rechts, erhält man

 

Die linke Größe wird groß, wenn bei einer geringen Spannung viele

Ladungen auf dem Kondensator gespeichert werden können. Er hat

eine große „Speicherfähigkeit“ für Ladungen. Man nennt diese

Größe daher auch „Kapazität“.

 

Man definiert jetzt für alle möglichen Körper, die Ladungen aufnehmen

können.

 

 

Definition: Kapazität

 

Der Quotient aus der gespeicherten Ladungsmenge Q

und der dabei vorliegenden Spannung U wird Kapazität C

genannt. Es gilt also

C = Kapazität

Q = gespeicherte Ladungsmenge auf dem Körper

U = Spannung des Körpers gegen Erde

 

 

Es wird für die Kapazität eine neue Einheit eingeführt. Die Einheit

hat den Namen „Farad“. Diese Bezeichnung soll den Physiker

Michael Faraday ehren. Da 1 Farad ( = 1 F ) eine sehr große Einheit

ist und die meisten Körper deutlich geringere Kapazitäten aufweisen,

werden im Alltag häufig kleiner Untereinheiten für die Kapazitäten

angegeben. Es gilt

 

 

Einheit der Kapazität

 

         

 

          

 

Die Definition für C ist eine allgemeine Definition, die für jeden Körper

gilt, der Ladungen aufnehmen kann.

Im Alltag spielt in der Hauptsache der Plattenkondensator eine große

Rolle. Für diesen Plattenkondensator haben wir oben schon eine

einfache Formel abgeleitet, um die Kapazität aus den geometrischen

Vorgaben zu bestimmen. Es ergab sich

 

 

Kapazität eines Plattenkondensators

 

 

Beispielaufgaben

 

 

Aufgabe Nr.1

 

a.) Der übliche Schulkondensator mit A = 0,0513 m2 wird auf

einen Abstand von d = 1 cm eingestellt. Wie groß ist die Kapa-

zität und die aufgeflossene Ladungsmenge, wenn eine Span-

nung von U = 100 V angelegt wird.

 

b.) Welchen Radius müssten die Kondensatorplatten des Schul-

kondensators haben, wenn bei d = 1 cm eine Kapazität von 1 F

vorliegen soll?

 

Lösung:

 

a.) Man benutzt die Formel mit den geometrischen Größen, um

C zu bestimmen. Danach stellt man die Formel mit den elektri-

schen Größen nach Q um.

 

 

b.) Die Formel für die geometrischen Größen wird nach A umge-

stellt.

 

 

 

 

 

             Übungsaufgaben

 

 

zu Abschnitt: 

- zum Anfang des Kapitels         - Definition von Kapazität        - Einheit der Kapazität

- Kapazität eines Plattenkondensators      - Beispielaufgaben

 

- Kapitel „Kondensatorladung“

- Kapitel „Plattenkondensator“

 

- Übersicht „Felder“