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Forum: HF, Funk und Felder Energie im Dielektrikum


Autor: Ratloser Student (Gast)
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Hallo,

ich sitze an einer ansich recht einfachen Frage zu einem 
Plattenkondensator mit Dielektrikum: "Welchen Beitrag liefert das 
Dielektrikum zur im Kondensator Gespeicherten Energie?"

Nach meinem Verständnis müsste die Gesamte Energie des Kondensators 
(W=1/2U²C) in diesem Dielektrikum stecken, was der Dozent dann aber an 
die Tafel schrieb wich doch etwas davon ab:

Vorgaben:

Ansatz:

Rechnung:

Nun mein Problem: Rein Rechnerisch kann ich diese Rechnung absolut 
nachvollziehen und finde keinen Fehler. Nur würde das dann ja bedeuten 
das 0,25 Ws irgendwo in einem Mysteriösen Cluft stecken was sich mir 
aber absolut nicht erschließt, wo ist diese verdammte Luft?
Der Dozent fing auf beharrliches Nachfragen dann an rumzudrucksen und 
verwies auf irgendwelche ominösen Lufteinschlüsse im Dielektrikum die 
aber meiner Meinung nach bereits im Er beinhaltet sind.

Kann mir da irgendwer Helfen?

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Kann mir da irgendwer Helfen?

Ohne nachzudenken:

Ein Plattenkondensator ohne Dielektrikum speichert doch auch Energie -- 
Und hier wird eben die Differenz einen Kondensators mit Dielektrikum und 
einem ohne bzw. mit Luft als Dielektrikum gebildet?

Autor: Ratloser Student (Gast)
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Mit Luft als Dielektrikum ist das ja auch alles klar, nur wird ja durch 
das Dielektrikum was ich nunmal habe diese Luft verdrängt.

Autor: Ex-Bahnfahrer (Gast)
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Die Energie steckt sogar auch im Vakuum, wie könnte sonst die 
Sonnenstrahlung die Erde erwärmen ?

Ist ein Dielektrikum vorhanden, epsilon(r)>1, speichern die aus der 
Ruhelage "verdrehten" atomaren/molekularen elektrischen Dipole 
zusätzlich einen entsprechenden Anteil ( gewissermassen potentielle 
Energie ), und zwar das [epsilon(r)-1]-fache der Gesamtenergie.

Gruss

Autor: Ratloser Student (Gast)
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Was dann zu 2 Fragen führt:

1. Woher kommen im Vakuum diese Dipole bzw. wo wird dort die Energie 
gespeichert?
2. Hilft mir das noch immernicht bei meinem Problem, da ich ja die 
Dipole der Luftmoleküle durch die meines Dielektrikums vollständig 
ersetze.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Mit Luft als Dielektrikum ist das ja auch alles klar, nur wird ja durch
>das Dielektrikum was ich nunmal habe diese Luft verdrängt.

Gespeicherte Energie mit Luft als Dielektrikum ist wohl fast identisch 
wie im Vakuum. Um exakt die "Energie im Dielektrikum" (Feststoff) zu 
bestimmen hätte man also die Differenz mit dem Kondensator im Vakuum 
bestimmen müssen. Aber dafür alles extra in einer Vakuumkammer aufbauen? 
Mag sein, dass die Aufgabe etwas unpräzise gestellt war. Aber ich denke 
das war gemeint.

Autor: Johannes Slotta (johanness)
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1. Im Vakuum steckt die gesamte Energie im E-Feld. Das bleibt auch beim 
Kondensator mit Dielektrikum so, nur dass die Dipole zusätzliche Energie 
speichern. Das E-Feld bleibt gleich, nur dass das D-Feld größer ist.

2. Die Dipole in der Luft kannste knicken, epsilon-r von Luft ist nicht 
wesentlich höher als das von Vakuum.

Autor: Ratloser Student (Gast)
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Ok, wenn von der Energie die Energie des Vakuum Kondensators abgezogen 
wird, ist das alles schon viel klarer (Diese verdammten 
Vereinfachungen/Ungenauigkeiten in den Aufgabenstellungen), was aber 
dann bleibt, ist die Frage wo in einem Vakuum Kondensator die Energie 
Gespeichert wird... Irgendwelche Ideen?

Autor: Ratloser Student (Gast)
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Ok, dann hats nun klick gemacht, danke Johannes.

Und andere natürlich auch!

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>1. Woher kommen im Vakuum diese Dipole bzw. wo wird dort die Energie
>gespeichert?

Och mensch: Wenn Du einen Plattenkondensator im Vakuum hast:
Wo sollen da Dipole sein? Aber: Wenn Du ihn auflädst steckst Du doch 
Arbeit hinein. Gleiche Ladungen stoßen sich doch ab, wenn etwas Ladung 
auf der pos. Platte ist, und du mehr Ladung dort deponierst, steckst Du 
Energie hinein.

Jetzt aber Schluss mir dieser Kindergartenphysik, jedenfalls von meiner 
Seite.

Autor: Ex-Bahnfahrer (Gast)
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"Der leere Raum ist der Ort, in dem die Energie gespeichert ist."

( So steht's in meinem Physikbuch; auch Gravitatiosfelder wirken im 
leeren Raum. )

Ein hinzugefügtes Dielektrikum speichert eben zusätzliche Energie, wie 
beschrieben.

Muss man einfach mit leben, Physik ist keine Beschreibung, was eine 
Sache wirklich IST, sondern entwickelt Modelle zur Beschreibung von 
Erfahrungen und für Anwendungszwecke ( auch aus dem Physikbuch ).

Gruss

Autor: Johannes Slotta (johanness)
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Dass D proportional E ist ja auch nur eine Näherung, den Zusammenhang 
geben sogenannte Materialgleichungen an. Interessant wirds dann in den 
Nichtlinearitäten, damit lassen sich interessante Effekte erreichen. 
Aber dafür empfehle ich euch allen ein Physikstudium :)

Und du, Wanderer (oder wie bewegst du dich jetzt fort?), wenn du Kritik 
daran übst, dass Physik die Welt nicht exakt beschreibt - mach dich doch 
selbst auf die Suche nach der Weltformel ;-)

Autor: Ex-Bahnfahrer (Gast)
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Vorstehendes war nicht als Kritik gemeint, sondern als Erläuterung.

PS: War ε nicht ein Tensor ?

Autor: Johannes Slotta (johanness)
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Wenn du Doppelbrechung haben willst nimmst du ihn als Tensor, ja. Aber 
nicht zu verwechseln mit dem sogenannten Epsilon-Pseudotensor (der hat 
was mit Vertauschungen zu tun).

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