Was passiert mit der Ladung des Kondensators, wenn die Platten weiter auseinander bewegt werden?

In meinem Physiklehrbuch gibt es ein Beispiel für die Verwendung von Kondensatorschaltern in einer Computertastatur:

Durch Drücken der Taste werden zwei Kondensatorplatten näher zusammengeschoben, wodurch ihre Kapazität erhöht wird. Ein größerer Kondensator kann mehr Ladung halten, sodass ein kurzzeitiger Strom Ladung von der Batterie (oder dem Netzteil) zum Kondensator transportiert. Dieser Strom wird erfasst und der Tastendruck wird dann aufgezeichnet.

Das macht absolut Sinn und ist irgendwie ordentlich. Was mich interessiert, ist, was danach mit diesem Aufpreis passiert. Gibt es eine Art Entlastungsmechanismus? Ich nehme an, das wäre auch notwendig, um zwischen einzelnen Tastendrücken und kontinuierlichem Drücken zu unterscheiden (Druckstrom registrieren, dann die Entladung registrieren). Was würde mit dem Kondensator passieren, wenn es keinen solchen Entlademechanismus gäbe, aber seine Kapazität plötzlich reduziert wäre?

Wenn die Kapazität reduziert wird und die Ladung gleich bleibt, dann gem Q = C Δ v C , sollte die Potentialdifferenz auf Kondensatorplatten zunehmen und die einer Stromversorgung überschreiten, wodurch der Strom umgekehrt wird. Ist dies der Fall, und die Tastenanschläge werden aufgezeichnet, indem nicht nur die Existenz des Stroms, sondern auch seine Richtung erfasst wird?

Antworten (2)

Die Kapazität ist proportional zu A D das Verhältnis der Plattenfläche zum Abstand. Wenn D verringert wird, steigt die Kapazität und die Spannung würde fallen. Wenn der Kondensator an eine feste Spannung angeschlossen ist, zieht er Strom, um die Spannung wiederherzustellen. Dann wenn D wieder erhöht wird, speist es diesen Strom zurück in die Stromversorgung und hält die Spannung wieder konstant.

Angenommen, die Arbeit, die beim Auseinanderziehen der Platten geleistet wird, ist W, dann wird die gespeicherte Energie in der Zelle um W erhöht? (Ich meine, falls der Kondensator anfangs mit einer Zelle in einem geschlossenen Stromkreis verbunden war, der eine konstante Potentialdifferenz aufrechterhielt)
Da die Schaltung eine konstante Potentialdifferenz aufweist und das Auseinanderziehen der Kondensatorplatten die Kapazität verringert, nimmt auch die im Kondensator gespeicherte Energie ab. Die durch den Kondensator verlorene Energie wird an die Batterie abgegeben (tatsächlich dient sie zum Wiederaufladen der Batterie). Ebenso wird die Arbeit, die beim Auseinanderziehen der Platten geleistet wird, auch an die Batterie abgegeben. Wenn also die Arbeit, die beim Auseinanderziehen der Platten durch das externe Mittel geleistet wird, W ist, dann wird die gespeicherte Energie in der Zelle sowohl um W als auch um einen Betrag erhöht, der gleich dem Energieverlust des Kondensators ist.

Wenn ein Kondensator mit einer Batterie in Reihe geschaltet wird, dann ist die Potentialdifferenz zwischen den Platten fest und gleich der Spannung der Batterie. Wenn sich also die Kapazität ändert, muss sich auch die Ladung auf den Kondensatorplatten ändern, um die Potentialdifferenz zwischen den Platten konstant zu halten.

Beim Laden ist der Stromfluss so, dass Ladungen von einer Platte, sagen wir Platte, abgezogen werden A , so dass es eine positive Nettoladung erhält und Ladungen auf der anderen Platte, sagen wir Platte, abgelagert werden B , so dass es eine negative Nettoladung erhält. Ladung fließt um den Stromkreis herum ab A Zu B .

Beim Entladen passiert genau das Gleiche, aber umgekehrt.

Wenn der Kondensator jedoch vom Stromkreis getrennt wird, beispielsweise nachdem er auf eine bestimmte Potentialdifferenz aufgeladen wurde, bleibt die Ladung auf den Platten konstant, und eine Änderung der Kapazität (wie das Zusammenbewegen der Platten) führt zu einer Änderung des Potentials Unterschied, genau wie Sie darauf hinweisen.

In Bezug auf den letzten Absatz: Eine Änderung der Kapazität in einem getrennten Kondensator würde also nicht zu einem leicht katastrophalen Ereignis wie einer heftigen Entladung führen, es sei denn, diese Änderung ist so tiefgreifend, dass sie einen dielektrischen Durchschlag auslöst?
Und was ist falsch an dem Wort „Elektrode“? Ernsthaft.
@theUg Ja, ich würde Ihrer Charakterisierung des getrennten Kondensators zustimmen. Was die Terminologie betrifft, können Sie sie gerne wieder ändern, aber ich dachte nur, "Platte" wäre für diejenigen, die die Frage im Feed lesen, weniger verwirrend: en.wikipedia.org/wiki/Electrode
@joshphysics Angenommen, die Arbeit, die beim Auseinanderziehen der Platten geleistet wird, ist W, dann wird die gespeicherte Energie in der Zelle um W erhöht? (Ich meine, falls der Kondensator anfangs mit einer Zelle in einem geschlossenen Stromkreis verbunden war, der eine konstante Potentialdifferenz aufrechterhielt)
Was passiert mit der Ladung des Kondensators, wenn die Platten weiter auseinander bewegt werden?
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