Zum Inhalt springen
lektion.net

Physik · Klasse 12

Elektrisches Feld und Kondensator

Lesezeit etwa 3 Minuten · 2 Beispiele · 3 Übungen · Redaktion Lektion.net · Stand 11.10.2026

Du lernst die elektrische Feldstärke kennen, beschreibst das Feld im Plattenkondensator und berechnest Kapazität, Ladung und gespeicherte Energie.

Die Grundlagen

Elektrische Ladungen üben Kräfte aufeinander aus: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Den Raum um eine Ladung, in dem diese Kräfte wirken, nennt man elektrisches Feld.

Feldstärke

Die elektrische Feldstärke E gibt an, welche Kraft eine Probeladung q im Feld erfährt:

E = F : q, Einheit N/C (gleichwertig V/m)

Feldlinien zeigen die Richtung der Kraft auf eine positive Probeladung: Sie beginnen an positiven und enden an negativen Ladungen.

Coulombsches Gesetz

Zwei Punktladungen ziehen sich an oder stoßen sich ab mit F = 14πε₀ · Q₁ · Q₂ : r². Die Form ähnelt dem Gravitationsgesetz.

Der Plattenkondensator

Zwei parallele Metallplatten, an denen eine Spannung U anliegt, bilden einen Kondensator. Zwischen den Platten entsteht ein homogenes Feld: überall gleich stark und gleich gerichtet.

E = U : d (d: Plattenabstand)

Kapazität

Ein Kondensator speichert Ladung. Die Kapazität C gibt an, wie viel Ladung pro Volt gespeichert wird:

C = Q : U, Einheit Farad (F). Typische Werte liegen bei Mikro- (µF) bis Pikofarad (pF).

Für den Plattenkondensator gilt C = ε₀ · ε_r · A : d mit der elektrischen Feldkonstante ε₀ ≈ 8,854 · 10⁻¹² F/m und der Permittivitätszahl ε_r des Materials zwischen den Platten (für Luft etwa 1).

Gespeicherte Energie

E_el = ½ · C · U²

Kondensatoren werden zum Beispiel in Kamerablitzen, Netzteilen und Defibrillatoren genutzt, wo Energie schnell abgegeben werden muss.

Lade- und Entladekurve

Beim Laden über einen Widerstand steigt die Spannung nicht sofort, sondern nähert sich exponentiell der Quellspannung. Die Zeitkonstante τ = R · C gibt an, wie schnell das geht.

Kurz gemerkt

Feldstärke E = F/q. Im Plattenkondensator ist das Feld homogen mit E = U/d. Kapazität C = Q/U = ε₀ · ε_r · A/d. Gespeicherte Energie ½ · C · U².

Vorgemacht: Beispiele

Beispiel 1

Ein Plattenkondensator (A = 0,02 m², d = 2 mm, Luft) liegt an 200 V. Berechne Feldstärke, Kapazität und Ladung.
  1. E = U : d = 200 V : 0,002 m = 100 000 V/m
  2. C = 8,854 · 10⁻¹² · 1 · 0,02 : 0,002 ≈ 8,85 · 10⁻¹¹ F = 88,5 pF
  3. Q = C · U ≈ 8,85 · 10⁻¹¹ F · 200 V ≈ 1,77 · 10⁻⁸ C

Ergebnis E = 10⁵ V/m, C ≈ 88,5 pF, Q ≈ 1,77 · 10⁻⁸ C

Beispiel 2

Welche Energie speichert ein Kondensator mit 470 µF bei 12 V?
  1. E = ½ · 470 · 10⁻⁶ F · (12 V)²

Ergebnis E ≈ 0,0338 J = 33,8 mJ

Selbst üben

Erst rechnen oder schreiben, dann vergleichen.

  1. Welche Kraft wirkt auf ein Elektron (1,602 · 10⁻¹⁹ C) im Feld mit 5 000 N/C?

    Lösung anzeigen

    F = 8,01 · 10⁻¹⁶ N

  2. Wie ändert sich die Kapazität, wenn man den Plattenabstand halbiert?

    Lösung anzeigen

    Sie verdoppelt sich.

  3. Ein Kondensator mit 10 µF trägt 5 · 10⁻⁴ C. Welche Spannung liegt an?

    Lösung anzeigen

    U = Q : C = 50 V

Typische Fehler

  • Bei E = U : d wird d in Millimetern eingesetzt.

    Für V/m muss d in Metern stehen: 2 mm = 0,002 m.

  • Die Energie im Kondensator wird mit C · U berechnet.

    C · U ist die Ladung. Die Energie ist ½ · C · U².

Hinweis zur Klassenstufe

Dieses Thema steht in vielen Bundesländern in Klasse 12 auf dem Lehrplan. Je nach Land und Schulform kann es früher oder später kommen.

Nachhilfe · kostenlos anfragen

Passende Nachhilfe in deiner Nähe oder online

Online oder vor Ort, einzeln oder in der Gruppe: Ein kurzes Formular genügt.

  • Alle Fächer, Klasse 1 bis 13
  • Online oder vor Ort
  • Kostenlos und unverbindlich

Kostenloser Vermittlungsservice. Für die Vermittlung erhalten wir gegebenenfalls eine Vergütung von unseren Partnern, für dich entstehen keine Kosten.

✉ Nachhilfe finden