Energie einer Feder - Energie eines Kondensators

Energie einer Feder - Energie eines Kondensators
ein Vergleich

Sowohl eine Schraubenfeder als auch ein Plattenkondensator können Energie speichern, wenn sie zuvor gespannt / geladen worden sind. Wie die Energie in die Feder bzw. das elektrische Feld des Kondensators gelangt, soll nun genauer betrachtet werden.

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(1) Immer diese Gleichgewichte!

Spannen einer Feder	Laden eines Kondensators
Zuerst ist die Feder ungespannt.
Am Anfang ist es einfach die Feder zu spannen. Je weiter die Feder gespannt wird (Spannstrecke s), um so schwerer ist es, sie weiter zu spannen, weil die Federkraft dem entgegenwirkt.

Je größer die Spannstrecke s, desto mehr nimmt die Federkraft F_feder zu. Möchte man weiter spannen, muß man die Zugkraft F_zug im gleichen Maße erhöhen. Also ist die Federkraft F_feder stets gleich der Zugkraft F_zug
Es herrscht ein Kräftegleichgewicht. F_feder=F_zug

(2) Zwei Gesetze, die sich ähnlich sind.

Für den Zusammenhang zwischen der Federverlängerung s und der Federkraft F_feder gilt das Hooke'sche Gesetz:

D=F / s

bzw.

F_feder=D * s

Dabei ist D, die Federhärte, die Kenngröße der Feder.

(3)	Wie sehen die zugehörigen Diagramme aus?
	Welche Arbeit muß beim Spannen / Laden verrichtet werden?

Da F_feder proportional s, ist das F_feder(s)-Diagramm eine Ursprungsgerade.

Diese Arbeit muß um so größer sein, je weiter die Feder schon gespannt ist und je größer die Federkraft F_feder damit wird.

Die gesamte Arbeit, die man zum Spannen der Feder aufbringen muß, ist die Fläche unter der Kurve

Diese Spannarbeit- und damit die Energie, die die gespannte Feder gespeichert hat - ist:

Energie einer Feder - Energie eines Kondensators ein Vergleich

Energie einer Feder - Energie eines Kondensators
ein Vergleich