Klausuraufgaben-Kapazität

Aufgabe Nr.1 (mittel)

An einen quadratischen Plattenkondensator mit einer Kantenlänge

von 20 cm wird eine Spannung von 200 V angelegt. Der Abstand

der Platten beträgt 0,2 mm.

a.) Berechnen Sie Kapazität des Kondensators, die Ladungsmenge

Q auf einer Platte, die Feldstärke E des elektrischen Feldes und die

gespeicherte Feldenergie.

b.) Im Folgenden wird durch Auseinanderziehen der Abstand der Platten auf d = 1 cm vergrößert. Hierbei geht man auf verschiedene Weise vor.

1.Fall

Man trennt die Spannungsquelle von dem Kondensator und ver-größert danach den Abstand.

2.Fall

Die Spannungsquelle bleibt bei Vergrößern des Abstandes ange-schlossen.

Bestimmen Sie in beiden Fällen die elektrische Feldenergie.

Lösung:

zu a.)

zu b.) 1. Fall

zu b.) 2. Fall

Aufgabe Nr.2 (einfach)

Eine Wolke befindet sich in der Höhe 500 m; sie hat eine Flächen-

ausdehnung von 150 000 m². Die elektrische Feldstärke in dem

Feld zwischen Wolke und Erdoberfläche beträgt 80 000 V/m.

Hinweis: Man kann von einem homogenen Feld ausgehen.

a.) Wie groß ist die Spannung zwischen Wolke und Erdboden?

b.) Wie groß ist die Ladung der Wolke?

c.) Wie groß ist die im elektrischen Feld gespeicherte Energie?

d.) Welchen Wert hat diese Energie, wenn man einen Preis von

30 ct je kWh bezahlen müsste.

Lösung:

zu a.)

zu b.)

zu c.)

zu d.)