Hallo,
ein Kondensator enthält seine Spannung ja dadurch, dass auf der einen
Seite Elektronen abgezogen werden und auf der anderen Seite hinzugefügt
werden.
Da aber nicht mehr Elektronen reingepumpt werden können, als auf der
anderen Seite rauskommen, muss es ja eine maximal mögliche Spannung
geben, die dann erreicht ist, wenn auf der anderen Seite keine
Elektronen mehr zum Abziehen vorhanden sind.
Wie gross wäre dann die Spannung eines idealen Kondensators, der niemals
durchschlägt? (Plattenabstand beachten bzw. bitte angeben.)
Timmy schrieb:> ein Kondensator enthält seine Spannung ja dadurch, dass auf der einen> Seite Elektronen abgezogen werden und auf der anderen Seite hinzugefügt> werden
NEIN
Timmy schrieb:> Wie gross wäre dann die Spannung eines idealen Kondensators
Du brauchst die Masse deines idealen Kondensators und das Material der
Platten.
Dann kannst du dir ausrechnen wie viele Elektronen im Leitungsband
verfügbar sind. Damit hast du die max. Ladung.
Über die Kapazität kannst du dir jetzt die resultierende Spannung
ausrechnen.
Mach mal und schreib das Ergebnis hier rein, ist eine gute Übung für
dich.
Timmy schrieb:> keine Elektronen mehr zum Abziehen vorhanden sind
Da sind seeehr viele Elektronen. Bei Kupfer zum Beispiel sind es 29 pro
Atom. Davon wird oft nicht mehr als eins zum Ladungstransport gebraucht.
Wenn du alle 29 abziehen willst, bleibt nur noch der Atomkern übrig -
eine ziemlich extreme Situation.
Der Gedankenversuch findet eher seine Grenze an der maximalen Feldstärke
im Zwischenraum. Ja, auch für Vakuum kann die Feldstärke nicht beliebig
groß werden.
Pink S. schrieb:> Bei Kupfer zum Beispiel sind es 29 pro> Atom. Davon wird oft nicht mehr als eins zum Ladungstransport gebraucht.> Wenn du alle 29 abziehen willst,
Nur eines dieser Elektronen ist im 4s Orbital und damit im Leitungsband.
Die anderen kannst Du nicht einfach so "abziehen".
Pink S. schrieb:> bleibt nur noch der Atomkern übrig -> eine ziemlich extreme Situation.
Plasma mit 100% Ionisationsgrad. Aber auch da kannst Du nicht einfach
alle Elektronen "abziehen" und einen Haufen dichte gepackter Atomkerne
übrig lassen.
Timmy schrieb:> ein Kondensator enthält seine Spannung ja dadurch, dass auf der einen> Seite Elektronen abgezogen werden und auf der anderen Seite hinzugefügt> werden.
Die Spannung hängt nicht von der Menge der Elektronen ab. Die bestimmen
nur die Ladung.
Lies Dir in Deinem Physikbuch nochmal die Geschichte mit dem
Plattenkondensator durch.
Aber mit voller Überzeugung schrieb:> Doch
Stimmt. Irgendwann sind alle beweglichen Ladungsträger weg.
Darum würde ich mir jedoch keine Sorgen machen. Es sind sehr viele
Elektronen. Nimm 1 Mol Elektronen, das sind:
Q=e*n = 6,022E23 * 1,602E-19 = 96kC (oder 96kAs)
Das ist ein Batzen Ladung. 1 Mol Kupfer wiegt etwa 63g.
Falls jetzt jedes Kupferatom 1 Elektron zur Verfügung stellt -> 96kAs /
g CU.
Natürlich hat Kupfer satte 29 Elektronen. Wieviele man entnehmen kann,
bevor das auseinanderfliegt, wäre interessant. Da habe ich keinen Dunst.
Rufus Τ. F. schrieb:> Timmy schrieb:>> ein Kondensator enthält seine Spannung ja dadurch, dass auf der einen>> Seite Elektronen abgezogen werden und auf der anderen Seite hinzugefügt>> werden.>> Die Spannung hängt nicht von der Menge der Elektronen ab. Die bestimmen> nur die Ladung.
Darum schrieb ich ja auch Kondensator mit Plattenabstand x.
Ladungsunterschied / Abstand = Spannung. (vereinfacht)
Ah, ich habs....
Man kann so viele Elektronen in die negative Platte pressen bis sie
auseinander fällt wegen der Abstoßungskräfte. Das ist die absolute
Obergrenze.
Hurra schrieb:> Falls jetzt jedes Kupferatom 1 Elektron zur Verfügung stellt -> 96kAs /> g CU.>> Natürlich hat Kupfer satte 29 Elektronen. Wieviele man entnehmen kann,> bevor das auseinanderfliegt, wäre interessant. Da habe ich keinen Dunst.
Wenn ich also einen Kondensator nehme, dessen Platten 2*1g Kupfer
enthalten und ich einen Stromfluss von 96kC verursacht habe, dann ist
auf einer Kupferseite im Durschnitt jedes Kupferatom um 1 e ärmer?
Timmy schrieb:> Wenn ich also einen Kondensator nehme, dessen Platten 2*1g Kupfer> enthalten und ich einen Stromfluss von 96kC verursacht habe, dann ist> auf einer Kupferseite im Durschnitt jedes Kupferatom um 1 e ärmer?
gehen sie nicht über Los, gehen sie zurück in die Schule Chemie 8. oder
9. Klasse
Definition von Mol!
@ Timmy
Die Frage geht von einer falschen Voraussetzung aus:
Die Spannung an einem Kondensator wird dadurch erzeugt, dass
Ladungsträger durch Umwandlung einer bestimmten Menge an Energie von
einem Ort zum anderen transportiert werden. Nicht an sich dadurch, dass
die Ladungsträger transportiert werden. Der Unterschied ist die
Einbeziehung der Energie in die Betrachtungsweise. Aber er ist nicht
nebensächlich.
Würde man die Frage für den idealisierten Kondensator, der nicht durch
schlägt, beantworten wollen, müsste die Antwort lauten: Es gibt keine
maximale Spannung (sie kann beliebig hoch werden). Oder in Bezug auf die
Anzahl der Elektronen: Es werden alle beweglichen Ladungsträger
transportiert, bis keine mehr vorhanden sind, die sich verlagern lassen.
Beim Kondensator sind die Verhältnisse allerdings ein wenig kompliziert,
da auch der Aufbau des elektrischen Feldes selbst Energie benötigt. Die
Stärke des elektrischen Feldes selbst ist aber in der Realität begrenzt.
Nimmt man wiederum einen idealen Kondensator, so gibt es auch eine
Obergrenze für die Feldstärke.
Das Problem scheint mir hier aber in dem Verständnis der Grösse Spannung
zu liegen. Das oft verwendete Modell der Spannung als Höhenunterschied
ist nur dann vollständig, wenn es im Zusammenhang mit einem Schwerefeld
und und beweglichen Massen gesehen wird. Dann nämlich ist die oft
verwendete Analogie zur potentiellen Energie erst vollständig.
Umgekehrt entspricht in diesem Modell der Höhenunterschied nicht dem
Plattenabstand. Der Höhenunterschied allein hat keine Entsprechung in
den Begriffen von Spannung, Strom, Widerstand, Energie oder Arbeit.
Mit anderen Worten findet man das auch in dem Wikipedia-Artikel zur
elektrischen Spannung erklärt.
Der Andere schrieb:> Hmm, ist ein "idealer kondensator" jetzt unendlich schwer oder hat> er die Masse 0?>> Duck und weg :-)
Die Masse 0 kann er nicht haben, du schriebst ja selbst:
Der Andere schrieb:> Du brauchst die Masse deines idealen Kondensators
:-)
Die elektromagnetische Wechselwirkung ist unglaublich stark. Bevor du
irgendeinen nennenswerten Anteil der Leitungsband-Elektronen in einer
auch sehr kleinen Kondensatorplatte irgendwo hin verschoben hast, reißt
es dir alles auseinander. In der Praxis.
