Physik Forum

[Verrain]

Ein Plattenkondensator, dessen Platten den Abstand von d = 4mm haben, wird durch eine angelegte Spannung von 5000V aufgeladen.

a)Berechnen sie die Flächenladungsdichte σ = Q/A der negativ geladenen Platte und die Anzahl der freien Elektronen, die auf 1 cm² der Platte entfallen.

b) Bestimmen sie unter der Annahme, dass ein Kupferatom auf der Oberfläche der negativ geladenen Platte einen Platzbedarf von ca. 10^(-15)cm² hat, wie viele freie Elektronen auf ein Kupferatom entfallen.

c) Erläutern sie, warum bei den Versuchen mit fließender Ladung und bei den elektrostatischen Versuchen die Ladungsquantelung nicht beobachtet wurde.

Sind die folgenden Rechnungen korrekt?
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a)
W = ε_0 A E² d / 2 |||W = U q |||E = U / d
U q = ε_0 A U² d / (2 d²)
U q = ε_0 A U² / (2 d)
A = U q 2 d / (ε_0 U²)
A = q 2 d / (ε_0 U)

σ = Q/A
σ = Q ε_0 U / (q 2 d)
σ = ε_0 U / (2 d)
σ = 5,534*10^(-6) C/m²

Auf einen cm² entfallen somit:
n = σ / e
n = 5,534*10^(-9) C/cm² / 1,602177*10^(-19)
n = 3,4540500333*10^10 /cm²
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b)
Anzahl der Kupferatome auf 1cm²:
n_Kupfer = 1cm²/10^(-15)cm² * 1cm² = 1^15 /cm²

1^15 /cm² Kupferatome, aber 3,4540500333*10^10 /cm² Elektronen?
Das würde ja bedeuten das auf ein Kupferatom weniger als 1 freies Elektron kommt. Ist das richtig so? Das wäre eine freies Elektron auf rund 5000 Kupferatomen.
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c)? Keinen Plan, hat jemand einen Denkanstoß?

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W = Energie
ε_0 = elektr. Feldkonstante
A = Flächeninhalt
E = elektr. Feldstärke
d = Plattenabstand
q; Q = Ladung
U = Spannung
σ = Flächenladungsdichte
n = Elektronenanzahl
e = Elementarladung

[isi1]