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Versuch zur Vorlesung: Energie im Kondensator
Ein Plattenkondensator der Kapazität sei auf die Spannung
aufgeladen. Wir transportieren
die Ladung
von einer Seite zur
anderen. Die Arbeit ist
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(2.82) |
Dabei haben wir die Ladung über die Potentialdifferenz
transportiert.
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(2.83) |
also
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(2.84) |
oder mit
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(2.85) |
oder mit
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(2.86) |
oder mit
und
(das Volumen)
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(2.87) |
oder mit
der
Energiedichte des elektrischen Feldes
Die Kraft
auf ein Volumenelement
wird durch
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(2.89) |
beschrieben, da
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(2.90) |
Das elektrische Feld übt eine mechanische Spannung aus
Diese Spannung wird Maxwellspannung genannt. Sie hat die Einheit des Druckes.
Die Oberflächenladungsdichte eines Metalls sei die Ursache des elektrischen Feldes. Wir hatten die
potentielle Energie im Feld des Plattenkondensators ausgerechnet:
. Die Arbeit, den
Kondensator
von
auf
zu bringen ist.
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(2.92) |
und damit
Beispiel: In einem Laser können Felder von auftreten. Dies entspricht einer Maxwell-Spannung von
bar.
Wichtig: Energiedichten haben die Einheit des Druckes. In jedem Raumgebiet, in dem Energie gespeichert wird, herrscht Druck.
Versuch zur Vorlesung: Spannungswaage (Kirchhoffsche
Waage) ES-16