Coulomb kraft auf 2 platten mit 2 schichten unterschiedlicher dielektrika

Erste Frage Aufrufe: 160     Aktiv: 05.04.2024 um 21:06

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coulomb kraft auf 2 platten mit 2 schichten unterschiedlicher dielektrika

ich möchte die kraft zwischen zwei identischen kondensatorplatten berechnen. zwischen den platten sollen sich 2 dielektrika befinden die jeweils in schichten übereinander parallel zu den platten liegen. eines der dielektrika ist flüssig(oben), während das andere fest(unten) und mit der unteren kondensatorplatte mechanisch verbunden ist.


hier meine berechnungsansätze:

der doppelschichtige kondensator wird als 2 kondensatoren in reihe betrachtet:

kapazität1 = epsilon_0 * epsilon_1 * obere_plattenfläche / abstand_1
kapazität2 = epsilon_0 * epsilon_2 * untere_plattenfläche / abstand_2
gesamtkapazität = (kapazität1 * kapazität2) / (kapazität1 + kapazität2)

gesamtladung Qges = gesamtkapazität * spannung_zwischen_den_platten = Q1 = Q2
teilspannung1 = Qges / kapazität1
teilspannung2 = Qges / kapazität2
feldstärke1 = teilspannung1 / kapazität1
feldstärke2 = teilspannung2 / kapazität2

kraft zwischen oberer kondensatorplatte und der kontaktfläche zwischen den beiden dielektrika:
Fl = 0,5 * feldstärke1 * gesamtladung
kraft zwischen der kontaktfläche zwischen den beiden dielektrika und der unteren kondensatorplatte:
Fs = 0,5 * feldstärke2 * gesamtladung

schwerpunktmässig interessiert mich die kraft zwischen der oberen kondensatorplatte und der kontaktfläche zwischen beiden dielektrika.
ist mein rechenweg korrekt ? ich bitte um hinweise auf eventuelle fehler.
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Du hast richtig den Kondensator in zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren zerlegt und deren Gesamtkapazität berechnet. Bei der Feldstärke E ist es so, dass sie in beiden Dielektrika gleich groß ist, denn E ist die Dichte der Feldlinien und im Kondensatorfeld können keine Feldlinien "im Nichts" enden oder beginnen. Der Faktor 0,5 ist nicht ohne weiteres verständlich.
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dass die feldlinien sich von einem dielektrikum in das andere nicht plötzlich in ihrer dichte ändern können ist einleuchtend. ich muss zugeben dass mir das fundamentale verständnis um elektrische felder fehlt. die formeln habe ich mir aus dem internet zusammengesucht ohne prüfen zu können ob sie korrekt oder falsch sind. ich wäre schon zufrieden wenn mir jemand die einfach formulierte frage beantworten kann: welche kraft wirkt zwischen der oberen kondensatorplatte und der unteren kondensatorplatte (die das feste dielektrikum auf sich befestigt hat) ?   ─   useracbe70 05.04.2024 um 21:06

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