An die Physiker unter euch: 2 Kondensatoren zusammengeschaltet

[-starter-]

Sorry erstmal.
Ich hab nicht recht gewusst in welche Kat das hier gehört.

Ich hab folgendes Problem:

Man hat zwei Kondensatoren der eine mit doppelt so hoher Kapazität wie der andere (beide sind voll geladen). Dann verbindet man die + Platte des größeren mit der - Platte des kleinerern und die - Platte des großen mit der + Platte des kleinen.
FRAGE: wie verändert sich die Ladungsverteilung???

Bin mal gespannt, ob ihr mir helfen könnt. Wär echt cool!

 

[Vorher]

angenommen beide haben die selbe Spannung sollte eigentlich nichts passieren ausser das mit der Zeit Die Spannung abnimmt. aufgrund der Eigenschaften eines Kondensators. weiters dadurch das ein Kondensator auch einen Widerstand hat ergibt sich ein RC Glied. Sprich schleichende entladung...
mfg
Vorher

 

[Johannes]

wenn man jeweils + und - zusammenschaltet, entladen sich beide auf null volt
mit der kapazität hat das nichts zu tun.
wenn man + an + und - an - schaltet passiert das, was der vorher (nick passt ) gesagt hat (aber der rc-glied-teil ist bei dem thema hier egal).

 

[Vorher]

wenn man jeweils + und - zusammenschaltet, entladen sich beide auf null volt
mit der kapazität hat das nichts zu tun.
wenn man + an + und - an - schaltet passiert das, was der vorher (nick passt ) gesagt hat (aber der rc-glied-teil ist bei dem thema hier egal).

das RC-glied ist eben nicht egal den wie meiner einer gelernt hat kann sich ein Kondensator (sprich C) nur entladen wenn er in verbindung mit einem widerstand (sprich R) verbaut wird. dies ist durch verschiedenste Simulationsprogramme ala PSpice; Protel, Protel DXP und wie sie nicht alle heißen zu beweisen...

Falls du aber wirksame gegenargumente hast lasse ich mich gerne überreden und werde das dann bei der nächsten gelegenheit meinem Prof an den kopf werfen (frühestens Montag )
mfg
Vorher

 

[-starter-]

ich hätte jetzt auch darauf getippt, dass sich beide entladen.
Aber vorhers argument ist auch nicht ohne.

Das Problem jetzt ist aber folgendes. Das alles ist eine Klausur-Aufgabe (ne Nr1) und die nächste Teilaufgabe lautet:

'Wie müssen Sie den Plattenabstand des 'kleineren' Kondensators ändern, damit sich auf beiden Kondensatoren dieselbe Ladung einstellt?'

 

[reinerelbe]

Hallo,

der Plattenabstand muss verringer werden, da die Kapazität eines Kondensators umgekehrt proportional zum Abstand der Platten ist oder anders gesagt: Je geringer der Abstand, desto mehr Ladungen kann er aufnehmen, also wird das Fassungsvermögen ( Kapazität ) größer.

 

[gp1]

 

[Johannes]

@Vorher
theoretisch kann man einen kondensator auch ohne widerstand entladen, aber praktisch sollte man einen in reihe dazuschalten, weil sonst der kondensator höchstwahrscheinlich kaputt geht, weil beim entladen in sehr kurzer zeit ein sehr hoher strom fließen würde. durch einen widerstand wird der strom begrenzt.
und da es ja um physik geht und nicht um praktische elektrotechnik brauch man den widerstand nicht unbedingt erwähnen.
wegen der rc-geschichte: das wird erst relevant wenn es um wechselstrom/spannung geht.

@starter
bis eben habe ich gedacht, das ich die antwort auf die zweite frage wüsste, aber als ich sie vormulieren wollte, hab ich mich selbst verwirrt und bin mir jetzt garnicht mehr sicher
dann hab ich nochmal die erste frage durchgelesen und da steht, dass beide kondensatoren voll geladen sind. nur mit was geladen? bestimmt mit elektronen (Ladungsmenge, Coulomb) oder?
weil vorher und ich haben angenommen, dass beide auf die ladespannung geladen sind...

 

[Jlagreen]

dann hab ich nochmal die erste frage durchgelesen und da steht, dass beide kondensatoren voll geladen sind. nur mit was geladen? bestimmt mit elektronen (Ladungsmenge, Coulomb) oder?
weil vorher und ich haben angenommen, dass beide auf die ladespannung geladen sind...

"geladen" bedeutet, dass Ladung auf den Platten vorhanden ist, das einfach ausgedrückt bedeutet, dass auf der einen Platte mehr Elektronen sind, während sie auf der anderen fehlen

--> Ladung und Spannung sind von einander abhängig, denn U = R * I = R * Q / t und deswegen, wenn man sagt ein Kodensator ist "voll" geladen, dann haben die Platten die Ladung Q und die Spannnug zwischen den Platten ist die "Ladespannung" U

--> Ladung sind nicht nur Elektronen, sondern einfach Teilchen, die nicht neutral sind, also bei denen entweder + oder - überwiegt (also zb. auch eine Metallkugel, auf der ein paar Elektronen fehlen, trägt eine Ladung Q)

 

[Vorher]

@Vorher
theoretisch kann man einen kondensator auch ohne widerstand entladen, aber praktisch sollte man einen in reihe dazuschalten, weil sonst der kondensator höchstwahrscheinlich kaputt geht, weil beim entladen in sehr kurzer zeit ein sehr hoher strom fließen würde. durch einen widerstand wird der strom begrenzt.
und da es ja um physik geht und nicht um praktische elektrotechnik brauch man den widerstand nicht unbedingt erwähnen.
wegen der rc-geschichte: das wird erst relevant wenn es um wechselstrom/spannung geht.

@starter
bis eben habe ich gedacht, das ich die antwort auf die zweite frage wüsste, aber als ich sie vormulieren wollte, hab ich mich selbst verwirrt und bin mir jetzt garnicht mehr sicher
dann hab ich nochmal die erste frage durchgelesen und da steht, dass beide kondensatoren voll geladen sind. nur mit was geladen? bestimmt mit elektronen (Ladungsmenge, Coulomb) oder?
weil vorher und ich haben angenommen, dass beide auf die ladespannung geladen sind...

ok der erste teil geht ein bisschen über mein wissen um da noch vertrauensvoll mitreden zu können.

zum zweiten teil deines posts:
ich meine er meint das beide auf die selbe spannung sind. also ich habe mir das bsp so ca vorgestellt: (ich nehme alles ideal an)

C1 (sagen wir mal 10nF) und C2 (doppelt so groß also 20nF) es werden beide auf U1 (sagen wir mal 5V) geladen. nun werden die kondensatoren von der versuchsperson genommen und jeweils + und - pole aneinander gehalten. das sich eine kirchhoffsche masche ergibt. wobei nur Uc1 und Uc2 vorhanden sind. es gibt keine Knoten somit kann kein Strom raus oder rein und es gibt auch keine anderen Bauteile. weder spannungsquelle noch widerstand oder sonst was... die frage ist wie verhält sich das?

Ich könnte es zwar probieren zu simulieren aber das problem ist ja das man einen Kondensator ohne Spannungsquelle in einer Simulation nicht laden kann... also wird das nicht ganz funzten mit der simulation...

echt verzwickt diese Fragestellung... wenn ihr mit einer Antwort noch warten könnt kann ich am Montag einen Prof von mir fragen (oder mehrere)
mfg
Vorher

 

[Jlagreen]

zu Frage 1:

man kann Kondensatoren genauso wie Widerstände zusammenfassen, nur verhalten sich die Cs dabei umgekehrt, also wenn man 2 C (im folgenden für Kondensatort/Kapazität) in Reihe schaltet, dann ist die gesamte Kapazität Cges = c1 * c2 / (c1 + c2) und betrachtet das nun als 1 Kondensatort

--> da wir den Kondensator "kurzschließen", also einfach beide Platten mit einer Leitung verbinden (nix da mit Wechselstrom ), dann entlädt sich der Kondensator, da nun die Elektronen auf der (-)-Platte über die Leitung zur (+)-Platte fließen, das funktioniert aber nur, wenn die Kondensatoren wie in oben genannten Konfig in Reihe geschaltet werden

--> und ja es geht auch ohne Widerstand, denn aus was bitte besteht eine Leitung? (der war böse ich weiss )

zur Frage 2:

wie bereits gesagt gilt C ~ 1/d und da Cgroß = 2x Cklein, muss Cklein verdoppelt und damit d halbiert werden, also wenn man denn Plattenabstand auf die Hälfte reduziert, haben beide Kondis die selbe Ladung

 

[-starter-]

'vorher' hat's auf den Punkt gebracht.

Womit sich aber immernoch die Frage stellt, ob sich die Ladungen auf den Kondensatoren beim Zusammenschließen verändern.

 

[Vorher]

zu Frage 1:

man kann Kondensatoren genauso wie Widerstände zusammenfassen, nur verhalten sich die Cs dabei umgekehrt, also wenn man 2 C (im folgenden für Kondensatort/Kapazität) in Reihe schaltet, dann ist die gesamte Kapazität Cges = c1 * c2 / (c1 + c2) und betrachtet das nun als 1 Kondensatort

--> da wir den Kondensator "kurzschließen", also einfach beide Platten mit einer Leitung verbinden (nix da mit Wechselstrom ), dann entlädt sich der Kondensator, da nun die Elektronen auf der (-)-Platte über die Leitung zur (+)-Platte fließen, das funktioniert aber nur, wenn die Kondensatoren wie in oben genannten Konfig in Reihe geschaltet werden

--> und ja es geht auch ohne Widerstand, denn aus was bitte besteht eine Leitung? (der war böse ich weiss )

zur Frage 2:

wie bereits gesagt gilt C ~ 1/d und da Cgroß = 2x Cklein, muss Cklein verdoppelt und damit d halbiert werden, also wenn man denn Plattenabstand auf die Hälfte reduziert, haben beide Kondis die selbe Ladung

das wird ein langer Thread und gerät eventuell bald aus den fugen

also eine Leitung hat so einen geringen widerstand das der in solchen berechnungen zu vernachlässigen ist. in der praxis ist er zwar da aber auch zu vernachlässigen.

und das sich beide Kondensatoren komplett entladen werden bezweifle ich. da beide unterschiedliche lade- und entladekurven haben...

und ich glaube nicht das er seine pinzette nehmen wird und den abstand der platten halbiert (sorry das musste auch sein )
mfg
Vorher

[EDIT]: ok vergiss den absatz mit der pinzette... habe die 2te Fragestellung mit dem abstand übersehen

 

[Jlagreen]

'vorher' hat's auf den Punkt gebracht.

Womit sich aber immernoch die Frage stellt, ob sich die Ladungen auf den Kondensatoren beim Zusammenschließen verändern.

hmm jetzt komme ich auch ins Grübeln

--> wenn ich 2x die gleiche Ladung habe, dann passiert das oben genannte

--> wenn aber 2 verschiedene, dann wird aufjedenfall der kleinere "neutralisiert", da aber der größere danach ein "Restladung" hat, wird wohl doch keine Entladung stattfinden, denn dann ist auf den "inneren" Platten eine +/- Ladung und ebenso eine auf den "äußeren" (die natürlich entgegengesetzt) sind, da aber dann die beiden äußeren "kurzgeschlossen" sind, kann sich der Kondensator nicht entladen und es wird wohl ein Kondensator bleiben, aber wie das dann aussieht, weiss grad auch ned....

man gar nicht so einfach die Aufgabe, ist das Uni oder gar ABI?

also eine Leitung hat so einen geringen widerstand das der in solchen berechnungen zu vernachlässigen ist. in der praxis ist er zwar da aber auch zu vernachlässigen.

im Normalfall ja, aber in dem Fall müssen wir es als R ansehen, über das sich ein Kondensator mit einem "riesigen" Strom entlädt, daher sieht man das in der Gleichstromlehre auch als "quasi" Kurzschluss

und das sich beide Kondensatoren komplett entladen werden bezweifle ich. da beide unterschiedliche lade- und entladekurven haben...

jepp stimmt, habe mich korrigiert, der Ansatz geht nur bei gleichen Kondis

und ich glaube nicht das er seine pinzette nehmen wird und den abstand der platten halbiert (sorry das musste auch sein )
mfg
Vorher

die Frage war nach dem Plattenabstand und das hab ich auch beantworten, ob die Platten 2µm oder 2m auseinander sind ist da wurscht

 

[Johannes]

wir reden hier über viel zeug, das eigentlich gar nix mit der frage zu tun hat...
ich würde jetzt mal sagen, dass starter im physik lk oder so ist und dass sie da gerade über elektrizität und u.a. kondensatoren, elektrisches feld und solche sachen reden. von rc-gliedern, reihen-, parallelschaltungen und der frage ob mit oder ohne widerstand will starter doch garnichts wissen, oder? das ist ja die anwendung in der elektrotechnik...

ich habe mein buch, wo das thema gut erklärt ist, nicht hier und kann im moment auch aus meinem wissen keine einleuchtende erklärung vormulieren.
vielleicht könnte Jlagreen die fragen ja mal für alle verständlich erklären, weil du scheinst ja die antwort zu kennen!

edit: huch! ihr seid ja schon weiter mit dem thema.
egal ich lass meinen beitrag mal so stehen...

mich interessiert die antwort auch sehr, weil ich hab bald zwischenprüfung und wenn die da so komische fragen stellen...

 

[Jlagreen]

hmm es gilt auch C = Q / U, nur weiss ich jetzt nicht, ob beide Kondis mit der selben Spannung U geladen wurden, denn wenn nicht, kann ich auch nicht genau sagen, was passiert, da ich die Ladungsmenge nicht kenne

langsam habe ich die Vermutung, dass es eine dieser Aufgaben ist, die ne einfach Lösung haben, aber deren Frage dumm formuliert ist

EDIT:
moment mal, ist ein geladener Kondensator nicht einfach ne Batterie? was passiert denn wenn man 2 Batterien verpolt in Reihe schaltet?

 

[Johannes]

@starter
schreib die aufgaben mal genau wie du sie hast hier rein, dass hilft uns denke ich mal weiter!