Die Feldarbeit an einer Ladung ist W = q·U; ein geladener Kondensator speichert W = ½·C·U². Elektronen, die eine Spannung U durchlaufen, erhalten die kinetische Energie e·U.
Bedeutung (Warum?)
Spannung ist Energie pro Ladung (\(U=W/q\)). Beim Laden eines Kondensators muss gegen das wachsende Feld Arbeit verrichtet werden – im Q-U-Diagramm die Dreiecksfläche, daher der Faktor ½.
Nutzen (Wozu?)
Elektronenkanone (Geschwindigkeit aus \(eU=\tfrac12mv^{2}\)), Blitzgerät, Energiespeicher; Vergleich mit der Spule (\(\tfrac12 LI^{2}\)). Thema in Physik der FOS/BOS (Technik), Jahrgangsstufe 12.
Funktionsweise (Wie?)
Energiesatz: Feldarbeit = Bewegungsenergie. Für den Kondensator drei äquivalente Formen je nach gegebenen Größen.
Praxisbeispiel (Wo?)
Elektron durchläuft \(U=500\,\text{V}\): \(v=\sqrt{\tfrac{2\cdot1{,}602\cdot10^{-19}\cdot500}{9{,}109\cdot10^{-31}}}\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}\approx1{,}3\cdot10^{7}\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}\).
Merksatz
W = q·U. Elektron: eU = ½mv². Kondensator: ½CU² (Dreiecksfläche).
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