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Grundlagen elektrischer Schaltungen und des Elektromagnetismus

Ein geladener Plattenkondensator wird von der Quelle getrennt, und der Raum zwischen den Platten (Luft, relative Permittivität als 1 angenommen) wird lückenlos mit einem Dielektrikum der relativen Permittivität εr gefüllt. Welche Aussage über die Änderung der Spannung zwischen den Platten und der gespeicherten Energie ist richtig?

  1. ADie Spannung wird 1/εr-mal so groß, die Energie 1/εr-mal so groß
  2. BDie Spannung wird εr-mal so groß, die Energie εr-mal so groß
  3. CDie Spannung bleibt gleich, die Energie wird εr-mal so groß
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Antwort: A. Die Spannung wird 1/εr-mal so groß, die Energie 1/εr-mal so groß

Da der Kondensator von der Quelle getrennt ist, bleibt die Ladung Q konstant. Füllt man ihn mit dem Dielektrikum, wird die Kapazität εr-mal so groß; die Spannung V = Q/C wird daher 1/εr-mal so groß, und auch die Energie W = Q²/(2C) wird 1/εr-mal so groß. Die fehlende Energie entspricht der Arbeit der Kraft, die das Dielektrikum zwischen die Platten hineinzieht. Bleibt die Quelle angeschlossen (konstante Spannung), werden Ladung und Energie beide εr-mal so groß.

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