1
Plattenkondensator im Schulversuch
AFB IIm Physikraum wird ein Plattenkondensator an ein Hochspannungs-Netzgerät angeschlossen (Material M1). Die beiden Platten stehen parallel zueinander im Abstand \(d = 6{,}0\,\mathrm{cm}\); das Netzgerät liefert die Spannung \(U = 3{,}0\,\mathrm{kV}\). Randeffekte werden vernachlässigt.
M1Versuchsaufbau mit Netzgerät
Zwischen den Platten verlaufen die Feldlinien parallel und gleich dicht von der positiven Platte A zur negativen Platte B — das Feld ist dort homogen.
- Geben Sie die Gleichung an, mit der sich die Feldstärke im homogenen Feld aus Spannung und Plattenabstand ergibt, und nennen Sie die darin auftretenden Größen mit ihren Einheiten sowie die Bedingung, unter der die Gleichung gilt.
- Berechnen Sie die Feldstärke zwischen den Platten.
- Bei unveränderter Spannung wird Platte B auf den Abstand \(d' = 2{,}0\,\mathrm{cm}\) an Platte A herangeschoben. Berechnen Sie die neue Feldstärke und geben Sie an, um welchen Faktor sie sich gegenüber b) geändert hat.
Hinweis zu Aufgabe a)
Die Gleichung verknüpft genau drei Größen. Nenne zu jeder auch die Einheit — und vergiss die Gültigkeitsbedingung nicht: Sie steht bereits im Aufgabentext.Beim Operator „Geben Sie an“ genügen Gleichung, Größen und Bedingung — eine Herleitung ist nicht verlangt.
Hinweis zu Aufgabe b)
Rechne die Spannung in Volt und den Abstand in Meter um: \(3{,}0\,\mathrm{kV}=3000\,\mathrm V\), \(6{,}0\,\mathrm{cm}=0{,}060\,\mathrm m\).Nur mit V und m liefert der Quotient direkt die Einheit \(\mathrm{\frac{V}{m}}\).
Hinweis zu Aufgabe c)
Die Spannung bleibt gleich, nur der Nenner ändert sich. Der Faktor ist der Quotient aus neuer und alter Feldstärke — oder kürzer: der Quotient aus altem und neuem Abstand.