Kondensatoren mit variabler Kapazität

Kondensatoren mit variabler Kapazität

Gymnasium

Physik

11. | 12. | 13. Klasse

18 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Kondensatoren zählen zu den wichtigsten Bauelementen der Elektrotechnik. Sie speichern elektrische Ladung und elektrische Energie. Die einfachste Bauform hat der Plattenkondensator. Da sein elektrisches Feld (nahezu) homogen ist, ist seine mathematische Beschreibung vergleichsweise einfach, weshalb er gerne im Schulunterricht behandelt wird.
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# übungsaufgaben zum plattenkondensator
# mechanisch und elektrisch veränderbare kapazitäten
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Kompetenzen

Klassenstufe:11–13
Dauer:18 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Kenntnisse zum Plattenkondensator vertiefen, Probleme und Rechenaufgaben lösen
Thematische Bereiche:Kapazität, Spannung, Ladung, elektrisches Feld, Energie, Arbeit, Parallel- und Reihenschaltung, Übungsaufgaben zum Plattenkondensator, mechanisch und elektrisch veränderbare Kapazitäten, Aufgaben mit veränderlichem Dielektrikum
Medien:Texte, Bilder, Mediathek mit Hinweisen und Links zu Videos und Versuchen

Inhaltsangabe

Ab = Arbeitsblatt, LEK = Lernerfolgskontrolle, Lv = Lehrerversuch

1.–3. Stunde

Thema:Wiederholung: Grundbegriffe des Kondensators
M 1 (Ab)Der Plattenkondensator – Frischen Sie Ihr Wissen auf!
Inhalt:Kapazität, Spannung, Ladung, elektrisches Feld, Energie, Arbeit, Parallel- und Reihenschaltung
M 2 (Ab)Kondensatoren mit veränderlicher Kapazität
Inhalt:Mechanisch und elektrisch veränderbare Kapazitäten
Kompetenzen:Die Schülerinnen und Schüler können einfache Aufgaben zum Kondensator rechnen und kennen Bauformen von Kondensatoren mit variabler Kapazität.

4.–7. Stunde

Thema:Veränderung des Plattenabstandes
M 3 (Ab, Lv)Kondensator bei veränderlichem Plattenabstand – Aufgaben
Inhalt:Aufgaben mit veränderlichem Plattenabstand
Benötigt:Plattenkondensator mit einstellbarem Plattenabstand, Elektroskop, Hochspannungsnetzgerät
M 4 (Ab)Kondensator bei veränderlichem Plattenabstand – Resümee
Inhalt:Formeln zur Berechnung der Eigenschaften des Plattenkondensators, wenn sich der Plattenabstand ändert
M 5 (Ab)Anwendungsbeispiel: Parametrischer Schwingkreis
Inhalt:Entdämpfung eines Schwingkreises
Kompetenzen:Die Schülerinnen und Schüler können Aufgaben mit veränderlichem Kondensatorplattenabstand rechnen.

8.–12. Stunde

Thema:Veränderung des Dielektrikums
M 6 (Ab, Lv)Kondensator bei veränderlichem Dielektrikum – Aufgaben
Inhalt:Aufgaben mit veränderlichem Dielektrikum
Benötigt:Plattenkondensator, Elektroskop, Hochspannungsnetzgerät, Isolatorplatte
M 7 (Ab)Kondensator bei veränderlichem Dielektrikum – Resümee
Inhalt:Formeln zur Berechnung der Eigenschaften des Plattenkondensators, wenn das Dielektrikum geändert wird
M 8 (Ab)Anmerkung zur Energieänderung beim Einbringen eines Dielektrikums bei abgeklemmter Spannungsquelle
Inhalt:Energiebilanz beim Einbringen eines Dielektrikums in einen Plattenkondensator
M 9 (Ab)Anwendungsbeispiel: Kapazitive Füllstandsmessung
Kompetenzen:Die Schülerinnen und Schüler können Aufgaben mit veränderlichem Dielektrikum rechnen.

13.–14. Stunde

Thema:Veränderung des Plattenabstandes und des Dielektrikums
M 10 (Ab)Plattenkondensator bei veränderlichem Plattenabstand und zwei Dielektrika
Inhalt:Aufgaben mit veränderlichem Plattenabstand und Variation des Dielektrikums
Kompetenzen:Die Schülerinnen und Schüler können Aufgaben mit veränderlichem Kondensatorplattenabstand bei gleichzeitiger Variation des Dielektrikums rechnen.

15.–18. Stunde

M 11 (LEK)Aufgaben rund um den Kondensator

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