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SG079 Spannung und Feldstärke beim Plattenkondensator

potenzielle Energie

elektrisches Feld

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

Verschiebt man eine positive Ladung q im homogenen elektrischen Feld E (mit Betrag E) eines Plattenkondensators vom Punkt P1 zum Punkt P2 gegen die Feldrichtung, dann muss man die Arbeit W = F· s = q · E· s verrichten, wobei s der Abstand der Punkte ist, gemessen längs einer Feldlinie. Da die elektrische Feldstärke von der positiven zur negativen Platte gerichtet ist, muss man nämlich gegen die Abstoßungskraft der positiven Platte arbeiten. Diese Arbeit W ist dann in der Ladung als potenzielle Energie Epot gespeichert. Dann hat die Ladung am Punkt P2 im Vergleich zu P1 die potenzielle Energie Epot = q · E · s . Gemäß der Spannungsdefinition U = W/q besteht zwischen beiden Punkten die Spannung U mit U = W/q = Epot / q = E · s .

Verschiebt man die Ladung q von der negativen zur positiven Platte bei einem Plattenabstand d, dann ist s = d und es ergibt sich

     U = E · d       bzw.      E = U/d    .

Jetzt verstehst du weshalb die Einheit der elektrischen Feldstärke nicht nur gemäß E = F/q 1 N/C ist, sondern wegen E = U/d auch 1 V/m:

     [E] = 1 N/C = 1 N/(A·s) = 1 V/m  

Daraus ergibt sich eine einfache Möglichkeit, die elektrische Feldstärke in einem Plattenkondensator zu bestimmen.

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( Juni 2014 )