Feldenergie (quantitativ): Unterschied zwischen den Versionen
Aus Schulphysikwiki
| (3 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 2: | Zeile 2: | ||
| − | + | <gallery widths=180px heights=180px perrow=4 > | |
| − | + | Bild:E-Auto an Ladestation.jpg|Die Reichweite von E-Autos ist immer noch nicht so groß... | |
| − | + | Bild:Benzin Tanken.jpg|...wie die von Benzinern. | |
| + | Bild:Fahrrad mit Standlicht.jpg|Auch in diesem Fahrradrücklicht wird elektrische Energie gespeichert. | ||
| + | </gallery> | ||
| + | |||
| + | In elektrischen, magnetischen und schweren Feldern wird Energie gespeichert. Aber wieviel? | ||
| + | |||
| + | ==Berechnung der Energiedichte des elektrischen Feldes== | ||
| + | Um eine Berechnung anstellen zu können, betrachtet man eine vereinfachte Situation, nämlich einen idealen Plattenkondensator. Das Feld befindet sich ausschließlich zwischen den Platten und ist homogen. | ||
| + | |||
*plattenkondensator betrachten | *plattenkondensator betrachten | ||
| Zeile 26: | Zeile 34: | ||
| + | Stichworte: | ||
| + | *Nur für 4-st Kurs | ||
| + | *Motivation: Elektroauto: Vergleich von elektrischem und chemischen Energiespeicher. | ||
| Zeile 34: | Zeile 45: | ||
Spule mit der Induktivität L und Strom der Stärke I | Spule mit der Induktivität L und Strom der Stärke I | ||
| | | | ||
| − | :<math>E_{mag} = \frac{1}{2}\, L\, I^2</math> | + | :<math>E_{mag}=\frac{1}{2} \, n\Phi \, I = \frac{(n\Phi)^2}{2\, L} = \frac{1}{2}\, L \, I^2 </math> |
|- | |- | ||
| | | | ||
| Zeile 41: | Zeile 52: | ||
Kondensator mit der Kapazität C und der Spannung U | Kondensator mit der Kapazität C und der Spannung U | ||
| | | | ||
| − | :<math> | + | :<math>W=\frac{1}{2} \, Q \, U = \frac{Q^2}{2\, C} = \frac{1}{2}\, C \, U^2 </math> |
| + | |||
|- | |- | ||
| | | | ||
| Zeile 48: | Zeile 60: | ||
Gegenstand mit der Masse m und der Geschwindigkeit v | Gegenstand mit der Masse m und der Geschwindigkeit v | ||
| | | | ||
| − | :<math>E_{kin} = \frac{1}{2}\, m\, v^2</math> | + | :<math>E_{kin} = \frac{1}{2} \, p \, v = \frac{p^2}{2\, m} = \frac{1}{2}\, m\, v^2</math> |
|- | |- | ||
|} | |} | ||
| − | |||
==Links== | ==Links== | ||
*Skript KPK | *Skript KPK | ||
Aktuelle Version vom 11. Februar 2023, 08:46 Uhr
(Kursstufe > Grundlagen elektrischer, magnetischer und schwerer Felder)
Die Reichweite von E-Autos ist immer noch nicht so groß...
...wie die von Benzinern.
Auch in diesem Fahrradrücklicht wird elektrische Energie gespeichert.
In elektrischen, magnetischen und schweren Feldern wird Energie gespeichert. Aber wieviel?
Berechnung der Energiedichte des elektrischen Feldes
Um eine Berechnung anstellen zu können, betrachtet man eine vereinfachte Situation, nämlich einen idealen Plattenkondensator. Das Feld befindet sich ausschließlich zwischen den Platten und ist homogen.
- plattenkondensator betrachten
- Kraft zwischen Platten ist nur F= 1/2 Q E
- Energie ist Eel= F d
- Eel = 1/2 Q E d (Wenn man den Kondensator schon besser kennt, dann weiß man gleich Eel = 1/2 Q U)
- mit eps0 E A = Q
- Eel = 1/2 eps0 E A E d
- Eel = 1/2 eps0 E^2 A d
- mit V = A d
- Eel = 1/2 eps0 E^2 V
- Das gilt auch für das magnetische Feld und das Gravitationsfeld:
- Eel = 1/2 eps0 E^2 V
- Emag = 1/2 mu0 H^2 V
- Egrav = 1/2 1/(4 pi G) g^2 V
- Beispiele
- Kondensator im Fahrradrücklicht
- U=5V Q=5C ca 1cm^3 groß
- Berechnung der Feldstärke: eps0 E A = Q und E= U/d ?? eigentlich ist einfach Eel=1/2 Q U!
- Kondensator im Fahrradrücklicht
Stichworte:
- Nur für 4-st Kurs
- Motivation: Elektroauto: Vergleich von elektrischem und chemischen Energiespeicher.
|
magnetische Feldenergie |
Spule mit der Induktivität L und Strom der Stärke I |
|
|
elektrische Feldenergie |
Kondensator mit der Kapazität C und der Spannung U |
|
|
Bewegungsenergie |
Gegenstand mit der Masse m und der Geschwindigkeit v |
|
Links
- Skript KPK
