Mal etwas Elektrophysik (Klappe die VIII.)

[gajUli]

Hi all,

vielleicht trifft das hier nicht ganz den Geschmack, aber fuer alle, die sich mit Kondensatoren auskennen, folgendes Raetsel:

Man hat einen Kondensator C=1F, den man auf eine Spannung von U=1V laedt.

Nach der Formel C=Q/U hat er dann eine Ladung Q von genau 1 As.

Damit hat er auch eine Energie gespeichert und die ist

E = 0.5 * Q * U = 0.5 VAs

Jetzt nimmt man einen zweiten, leeren Kondensator mit der gleichen Kapazität und schaltet ihn parallel dazu. Die Ladung vom ersten Kondensator verteilt sich dann gleichmaessig auf beide. Die Spannung an beiden halbiert sich auf 0.5 V.

Schauen wir nun nach der gespeicherten Gesamtenergie.

E = 2 * (1/2 U Q ) = 2 * 0.5 * 0.5 V * 0.5 As = 0.25 VAs.

Man sieht, die Gesamtenergie hat sich halbiert, was nach dem Energieerhaltungssatz nicht sein kann!

Frage: Wo ist die andere Haelfte der urspruenglich gespeicherten Energie geblieben?

Ciao

Uli

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http://www.planet-interkom.de/caesar ... die Seite mit den Pruefungshinweisen

[Bako]

Ist doch klar:

Die Formeln kann man so umformen, dass man hat:

E = 0,5 * C * U * U , da Q = C * U.

Im ersten Fall ergibt das:

E = 0,5 * 1 F * 1 V * 1 V = 0,5 VAs

Im zweiten Fall ergibt das:

E = 2 * ( 0,5 * C * U * U) = 2 * (0,5 * 2 F * 0,5 V * 0,5 V) = 2 * (1 F * 0,25 V * V) = 2 * 0,25 VAs = 0,5 VAs

und schon stimmt der Energieerhaltungssatz wieder.

Bako

[Grischna]

Hy,

Ich würde eher sagen, das die Spannung an den Kondensatoren nicht auf 0.5 V sinkt, sondern bei 1 V bleibt.

Sagt mir jedenfalls das was ich noch von meiner Lehre behalten habe.

Grischna

[Bako]

Hi,

das mit der Spannungsverteilung ist nach meiner Meinung schon richtig (bzw. die Verteilung der Elektronen und somit der Ladung und Spannung). Es sind 2 Kondensatoren (die 2 vor der Klammer und die insgesamt doppelte Kapazität, was in der Aufgabe in der 2. Rechnung nicht berücksichtigt wurde). Nur so , denke ich, kann der Energieerhaltungssatz stimmen, da Energie nicht "verschwinden" kann.

Bako

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Bako:

Ist doch klar:

Die Formeln kann man so umformen, dass man hat:

E = 0,5 * C * U * U , da Q = C * U.

Im ersten Fall ergibt das:

E = 0,5 * 1 F * 1 V * 1 V = 0,5 VAs

Im zweiten Fall ergibt das:

E = 2 * ( 0,5 * C * U * U) = 2 * (0,5 * 2 F * 0,5 V * 0,5 V) = 2 * (1 F * 0,25 V * V) = 2 * 0,25 VAs = 0,5 VAs

und schon stimmt der Energieerhaltungssatz wieder.

Bako

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Grischna:

Hy,

Ich würde eher sagen, das die Spannung an den Kondensatoren nicht auf 0.5 V sinkt, sondern bei 1 V bleibt.

Sagt mir jedenfalls das was ich noch von meiner Lehre behalten habe.

Grischna

[Grischna]

Hy,

Dann kann ich mir höchstens noch vorstellen, das der rest wie bei einer parallelschaltung von Kondensator und Spule in einem Schwingkreis hin- und her schwingt, und letztlich durch den leitungs Wiederstand verloren geht.

meine Güte, wie schnell man doch gelerntes wieder vergisst.

Grischna

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Grischna:

Hy,

Dann kann ich mir höchstens noch vorstellen, das der rest wie bei einer parallelschaltung von Kondensator und Spule in einem Schwingkreis hin- und her schwingt, und letztlich durch den leitungs Wiederstand verloren geht.

meine Güte, wie schnell man doch gelerntes wieder vergisst.

Grischna

[Bako]

OK, OK, damit lag ich falsch. Es müsste dann so sein, dass die Spannung (und somit die Energie) nicht aufgeteilt wird, sondern vom geladenen K. zum entladenen K. hin und her pendelt, bis durch Wärmeverlust am Kabelwiderstand die Hälfte der Energie umgewandelt wird. Anders kann ichs mir auch nicht erklären.

Bako

[Grischna]

Also im Grunde ist jeder Kondensator während der Ladezeit auch eine Spule ( glaub ich).

So müsste der Restliche Strom also immer zwischen diesen beiden Kondensatoren hin und her schwingen, bis in alle Ewigkeit, wenn der Leitungswiderstand null beträgt.

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Grischna:

So müsste der Restliche Strom also immer zwischen diesen beiden Kondensatoren hin und her schwingen, bis in alle Ewigkeit, wenn der Leitungswiderstand null beträgt.

[Grischna]

Ich Glaub ich habs!!!!

Der Strom schwingt also zwischen den beiden Kondensatoren hin und her, und so ist dann der ganze Schaltkreis eine Spule und der schwingende Strom erzeugt ein Magnetfeld, das dann die besagten 0.25 Ws verbraucht.

na

richtig???

richtig????

richtig?????

*wissbegieriegaufantwortwart*

Grischna

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Grischna:

Ich Glaub ich habs!!!!

...

na

richtig???

richtig????

richtig?????

*wissbegieriegaufantwortwart*

[Bako]

Ist es vielleicht die aufzuwendende Bewegungsenergie der Elektronen, um sie aus dem Stillstand in den Bewegungszustand zu bringen und umgekehrt?

Bako

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Bako:

Ist es vielleicht die aufzuwendende Bewegungsenergie der Elektronen, um sie aus dem Stillstand in den Bewegungszustand zu bringen und umgekehrt?

Bako

[Grischna]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Uli Luethen:

Noe, sorry, das isses nicht. Zwar entsteht da zwischendurch ein Magnetfeld, aber immer nur dann, wenn Stromfluss vorhanden ist. Am Ende, wenn sich die Ladungen ausgeglichen haben, ist der Stromfluss wieder Null und damit auch der Magnetismus und trotzdem fehlt die Energie.

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Grischna:

Oh mann !!!!

...

langsam blick ich nicht mehr durch.

...

*denkdenkdenkdenkdenk.....

[EGTEB]

Ich bin ehrlich und gebe zu, dass ich von Elektrik nicht so viel verstehe. Aber wenn ich mir das so ansehe würde ich meinen die Lösung liegt in der Gesamtkapazität der beiden parallel geschalteten Kondensatoren.

Wenn der erste Kondensator bereits mit einem F aufgeladen war müsste sich die Kapazität doch auch irgentwie teilen oder?

*ich nix Ahnung ich haben fertig*

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von EGTEB:

Wenn der erste Kondensator bereits mit einem F aufgeladen war müsste sich die Kapazität doch auch irgentwie teilen oder?

[EGTEB]

Bleibt nur noch der Schluß, dass sich Q in diesem Fall verdoppelt hat also 2As....???

Alle Angaben ohne Gewähr...

[Bako]

Nochmal geraten:

Durch das Fliessen des Stroms wird ein Magnetfeld erzeugt, was auch Energie braucht. Ausserdem sollte dieses Magnetfeld, wenn ich mich recht erinnere, wiederum ein elektrisches Feld erzeugen, dass dem Stromfluss entgegenwirkt und ein Abbremsen bewirkt, was die Energie verbraucht.

Richtig?

Bako

[gajUli]

Hallo Bako,

was Du da beschreibst, ist eine richtige Betrachtung der elektrischen Schwingung, die sich beim Kontakten der beiden Kondensatoren fuer eine kurze Dauer einstellt. Und eben diese Schwingung hat (ausser Magnetfeld und Elektrischem Feld) noch eine andere Begleiterscheinung, und die entzieht dem System Energie.

Bei der reinen Schwingung dagegen bleibt die Gesamtenergie im System konstant!

Wenn ich das jetzt verrate, schlagt ihr Euch alle vor den Kopf.

Also lasst mich nicht haengen!

Ciao

Uli

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[Bako]

Könnte es sein, dass wir durch das Schwingen der Elektronen eine Art Wechselstromkreis haben? Dann würde sich nämlich an den Kondensatoren ein Blindwiderstand bilden, an dem Energie verbraucht wird. Ist es das?

Bako

[gajUli]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Bako:

Könnte es sein, dass wir durch das Schwingen der Elektronen eine Art Wechselstromkreis haben? Dann würde sich nämlich an den Kondensatoren ein Blindwiderstand bilden, an dem Energie verbraucht wird. Ist es das?

Bako

[Bako]

Ich geb auf, ich weiss nicht mehr weiter. Dieses Problem bereitet mir schon schlaflose Nächte. Bitte erleuchte mich/uns mit der Lösung oder einem Tip.

Bako