Entladen eines Kondensators

Angenommen, ich habe einen geladenen Kondensator, was bedeutet, dass es eine Spannung (elektrische Potentialdifferenz) gibt, sagen wir, 2 v , zwischen seinen beiden Platten. Wir kennen das elektrische Potential der einzelnen Platten nicht, oder? Es könnte sein 2 v Und 0 v oder 5 v Und 3 v .

Wenn ich eine Platte eines Kondensators anschließe ( 2 v ) an ein Objekt mit elektrischem Potential 0 v , die Spannung über den Objekten wird sein 2 v . Wird es einen Stromfluss geben? Ich weiß, der Stromkreis ist nicht geschlossen. Aber es hat nichts zu bedeuten - die Spannung zwischen Objekten verursacht einen sehr kurzen Strom, da sich die elektrische Ladung von einem Objekt zum anderen bewegt (berühre zwei unterschiedlich geladene Kugeln, ihre Ladung verteilt sich gleichmäßig auf beide, wenn ich täusche mich nicht).

Sie werden wahrscheinlich sagen, dass die andere Platte die Ladung der Platte hält, sodass sie nicht auf den Boden geht, obwohl zwischen der Platte und dem Boden eine Potentialdifferenz besteht. Aber das impliziert, dass Spannung nicht immer Bewegung von Ladungen bedeutet (wenn es so funktioniert, gut).

Mal sehen, ob ich Kondensatoren richtig verstehe - entlädt das Verbinden beider Platten eines geladenen Kondensators immer den Kondensator?

Antworten (2)

Um das elektrische Potential der Platten zu kennen, müssen Sie zunächst definieren, wo und ob es einen Punkt mit Nullpotential gibt. Dieser Punkt ist willkürlich. Sobald Sie das definiert haben, können Sie das Potenzial der Platten berechnen. Wenn zum Beispiel eine der Platten des Kondensators auf Null V definiert ist, dann wird die andere Platte auf 2 V liegen. Wenn Sie es so definieren und eine Platte auf 2 V liegt, entlädt sie sich ein wenig, wenn Sie sie mit einem Objekt bei null Volt verbinden. Wie viel, hängt von den Objektdetails ab, aber die Ladung fließt, bis beide Potentiale gleich sind (wahrscheinlich nicht mehr 2 V).

Die andere Platte bleibt in Ihrem Aufbau geladen, da sie die Ladung nicht loswerden kann, aber das Potential ändert sich, es passt sich der neuen Verteilung der Ladungen im Raum an.

Und schließlich ja, wenn Sie die beiden Platten eines Kondensators verbinden, schließen Sie einen Stromkreis und die Ladungen fließen, bis das Potential in beiden Platten gleich ist. Aufgrund der Symmetrie (unter der Annahme, dass beide Platten dieselbe Größe und Form haben) ist die endgültige Konfiguration eine Nullladung auf jeder Platte.

Wir kennen das elektrische Potential der einzelnen Platten nicht, oder?

Ja , das tun wir. Oder, das hängt davon ab, was wir wissen wollen. Elektrisches Potential ist einfach das Potential im Vergleich zu einem anderen Punkt – einem willkürlich gewählten Bezugspunkt.

  • Wenn Sie beispielsweise eine der Kondensatorplatten als Referenz wählen, dann hat diese Platte ein elektrisches Potential von 0 v und die andere Platte 2 v .
  • Wenn Sie mit Masse als Referenz vergleichen, könnte eine Platte vorhanden sein 3 v und der andere 5 v . Das ist nicht bekannt, nein, aber es ist nicht wichtig, es sei denn, wir brauchen diese Verbindung.

Wenn ich eine Platte eines Kondensators anschließe ( 2 v ) an ein Objekt mit elektrischem Potential 0 v , die Spannung über den Objekten wird sein 2 v .

Seien Sie hier genau. Es hängt davon ab , welche Platte , da sie nicht das gleiche Potenzial haben.

Wenn Sie die Platte bei einem Potential von auswählen 2 v , dann liegt ja die Potentialdifferenz oder Spannung zwischen dieser Platte und Masse an (falls Masse ist 0 v mit derselben Referenz verglichen wird - mit anderen Worten, wenn Masse die Referenz ist ). 2 v − 0 v = 2 v . Dies gilt unabhängig davon, ob sie verbunden sind oder nicht.

Wird es einen Stromfluss geben? Ich weiß, der Stromkreis ist nicht geschlossen. Aber es bedeutet nichts - die Spannung über Objekten wird einen sehr kurzen Strom verursachen, weil die elektrische Ladung von einem Objekt zum anderen wandert

Richtig. Ja , es fließt ein Strom, wenn es eine Potentialdifferenz zwischen zwei verbundenen Punkten gibt, wenn sie nicht durch irgendetwas auf dem Weg eingeschränkt oder widerstanden wird! . Ladung fließt vom Ort des hohen zum niedrigen Potential, bis die Potentiale gleich sind (das höhere wird gesenkt und das niedrigere wird angehoben).

Unter stationären Bedingungen in einem Stromkreis gibt es immer gleiches Potential entlang von Punkten auf Leitern, wenn keine Komponenten dazwischen liegen.

Wenn sich zwischen ihnen eine Komponente befindet, kann dem Strom Widerstand entgegengesetzt werden und es fließt weniger. Wenn - als Extremfall - der Widerstand sehr groß ist, dann wirkt es so, als wären die Punkte überhaupt nicht verbunden und es fließt kein Strom, obwohl an ihnen eine Potentialdifferenz besteht.

Sie werden wahrscheinlich sagen, dass die andere Platte die Ladung der Platte hält, sodass sie nicht auf den Boden geht, obwohl zwischen der Platte und dem Boden eine Potentialdifferenz besteht.

Nicht verstanden. Beide Platten halten Ladung (vielleicht), eine hält einfach mehr als die andere (und hat daher ein höheres Potenzial).

Die Ladung wird niemals geerdet, es sei denn, es besteht eine Verbindung zur Erde. Potentialunterschied hin oder her. Was meinst du damit?

[...] Spannung bedeutet nicht immer Bewegung von Ladungen

Wahr . Die Spannung an den beiden Kondensatorplatten bedeutet auch keine Ladungsbewegung - sie wollen sich bewegen (daher das Wort "Potenzial") und sie werden es tun, wenn es erlaubt ist (wenn sie plötzlich verbunden sind).

entlädt das Verbinden beider Platten eines geladenen Kondensators immer den Kondensator?

Ja . Denn mit "Laden" des Kondensators meinen wir, dass an seinen Platten eine Spannung anliegt. Denn wenn die Platten durch einen Stromkreis verbunden sind, fließt Strom.

Die Ladung wird sich immer in Richtung eines niedrigeren elektrischen Potentials bewegen wollen. Das ist der springende Punkt bei elektrischen Schaltungen. Wird also der Potentialunterschied zerstört, will keine Ladung mehr fließen, also kein Strom.

Ich hoffe das macht alles klarer.

Mir wurde immer beigebracht, dass elektrisches Potential nicht relativ ist, sondern nur eine Menge. Die Spannung ist jedoch als Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten definiert. OK. Kurz gesagt - das Anschließen einer Platte eines geladenen Kondensators an ein Objekt, so dass eine Spannung über dem Objekt und der Platte anliegt, entlädt die Platte ein wenig. Kann es die Platte vollständig entladen?
@ user4205580 Das elektrische Potential ist kein absoluter Wert mehr als das Gravitationspotential. Gravitationspotentialenergie ist U = M G H , bei dem die H ist die Höhe von einem Bezugsniveau . Elektrisches Potential ist U = k Q / R , Wo Q ist die Ladung des Bezugspunkts und R der Abstand davon . Es gibt keine absoluten Potentialwerte. Es wird immer mit einer Referenz verglichen.
@ user4205580 Wie bereits erläutert, fließen Ladungen von der Platte weg (oder hin zu ihr), wenn Sie einen Punkt mit niedrigerem (oder höherem) Potential mit einer Kondensatorplatte verbinden. Dies verringert (oder erhöht) das Potential auf dieser Platte. Ladungen fließen, bis die Potentiale der Platte und des angeschlossenen Objekts gleich sind. Wir nennen einen Kondensator geladen , wenn zwischen seinen beiden Platten eine Potentialdifferenz besteht. Ob also der Kondensator ganz oder nur teilweise entladen wird, hängt davon ab, wie stark das Potential auf der Platte reduziert (oder angehoben) wird, was vom Potential des angeschlossenen Objekts abhängt.
Was ist dann der Unterschied zwischen elektrischem Potential und Spannung? Spannung ist die Differenz des elektrischen Potentials, und das elektrische Potential selbst ist auch relativ?
@ user4205580 Richtig. Der Unterschied besteht darin, dass elektrische Potentiale im Vergleich zu einer gemeinsamen Referenz berechnet werden, während die Spannung eine Differenz zwischen beliebigen Punkten ist, nicht unbedingt derselben Referenz. Wenn das elektrische Potential in zwei Punkten relativ zur gleichen Referenz berechnet wird, dann ist die Differenz zwischen ihnen eine Spannung . Die Idee ist, dass Spannung Potentiale vergleicht , während Potentiale selbst nur Werte sind.
Zusammenfassend: Das Erden einer Platte eines geladenen Kondensators kann die Spannung über den Platten ändern, ja? Wenn ja, warum geben alle Antworten hier etwas anderes an? physical.stackexchange.com/questions/33598/…
@ user4205580 Aha, jetzt sehe ich die Verwirrung. Nein, das wird es nicht . Meine obige Antwort bezieht sich nur darauf, wie sich die Ladung im Allgemeinen bewegt - im uneingeschränkten Fall. Aber bei Kondensatorplatten zieht die negative (oder positive) Ladung auf einer Platte genau die gleiche Menge an positiver (oder negativer) Ladung auf der anderen an. Und es hält es dort. Das Verbinden einer Platte mit Masse ändert also nichts an der Tatsache, dass die Ladung auf einer Platte die gleiche Menge auf der anderen Platte festhält. Ich habe jetzt die Antwort bearbeitet, um dies klarzustellen. Bitte teilen Sie mir mit, wenn dies nicht verständlich ist.
Sie sagen, dass sich die entgegengesetzten Ladungen auf den Platten gegenseitig an Ort und Stelle halten, sodass selbst das Verbinden einer Platte mit Masse die Ladung auf dieser Platte nicht ändert. Wenn Sie jedoch beide Platten verbinden, werden beide Platten entladen. Wie unterscheidet sich das Verbinden einer Platte mit dem Boden von dem Verbinden mit der anderen Platte? Die Frage ist, warum sich die Ladung von einer Platte zur anderen bewegt, sobald sie verbunden sind. Obwohl die Platten die Ladung aufeinander halten, wird die Ladung durch Verbinden entfernt, aber durch Verbinden einer von ihnen mit Masse wird dies nicht der Fall sein, selbst wenn die Spannung zwischen Platte und Masse anliegt
... war auf beiden Platten gleich.
@ user4205580 Das Verbinden beider Platten mit Masse bedeutet, dass sie jetzt verbunden sind. Dann hat die Ladung diesen neuen Weg, um sich zu bewegen. Es wird nur an der Platte angesammelt, weil es sich sehr gerne zur anderen Platte bewegen möchte - ihm einen anderen Weg zur anderen Platte zu geben bedeutet einfach, dass es sich jetzt auf diese Weise bewegen wird.
Letzte Frage: Das Anschließen einer geladenen Platte an Masse ändert nicht die Ladung der Systemplatte + Masse, aber es ändert das elektrische Potential dieser Platte (vorausgesetzt, es gab anfangs Spannung zwischen Platte und Masse). Und wenn sich das Plattenpotential ändert, ändert sich auch die Spannung an den Platten. Meiner Meinung nach.
Das Erden nur einer Platte entlädt den Kondensator offensichtlich nicht, wenn wir das Entladen als Entfernen der Ladung von BEIDEN Platten definieren.
@ user4205580 "aber es wird das elektrische Potential dieser Platte ändern" Warum? Potential kommt von der Ladung der Platten - das ändert sich nicht. Das Potential über diesem neuen Platte+Masse-System ist nicht einheitlich, sondern unterschiedlich.
Ich habe eine geladene Platte und Masse. Nehmen wir an, das Potential der Platte unterscheidet sich von dem des Bodens (relativ zu einem beliebigen Punkt). Wenn ich die Platte, wie Sie sagten, mit Masse verbinde, hat Platte + Masse ein identisches Potenzial, das sich von dem Potenzial der Platte unterscheidet, bevor sie mit Masse verbunden wurde. Das neue Potential der Platte wird also anders sein, ebenso wie die Spannung an den Platten. Oder ich verstehe es nicht.
@ user4205580 Es wird sich nur ausgleichen und in allen Teilen ein identisches Potenzial erreichen, wenn es keinen Widerstand gibt . Und das ist es in diesem Fall nicht ! Die Ladung wird auf der Platte festgehalten - daher wird die Ladungsverteilung nicht ausgeglichen, sondern bleibt auf der Platte. Das sind die Hauptpunkte des Links zu der anderen Frage, die Sie gepostet haben, und sehen Sie sich die Aktualisierung an, die zuvor an meiner Antwort vorgenommen wurde.
Es spielt keine Rolle, ob wir die Außenseiten der Platten oder die Innenseiten verbinden, oder? imgur.com/lSRITVi Wenn ja, lassen Sie mich erklären, was für mich nicht intuitiv ist: Betrachtet man den dritten Fall oben (Verbindung der Innenseiten), ist es offensichtlich, warum sich der Kondensator entlädt. Wenn wir jedoch die Außenseiten der Platten verbinden (mittleres Bild), entlädt sich dann auch der Kondensator? Ich frage, weil, wie Sie sagten, die negativen Ladungen die positiven Ladungen anziehen und sie an Ort und Stelle halten.
Angenommen, Platte A hat 2 V und Platte B - 0 V relativ zur Masse. Verbinden Sie nun Platte A mit Masse (Masse ist natürlich auch 0V). Wie unterscheidet sich das vom Verbinden der Außenseite von Platte A mit der Außenseite von Platte B? In beiden Fällen hält jede Platte die Ladung auf der gegenüberliegenden Platte, jedoch ändert sich im ersten Fall das Potential von Platte A nicht, während im zweiten Fall die Potentiale beider Platten "versuchen", sich anzupassen.
Entladen eines Kondensators
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