Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik GK · Informationsspeicher 2025

Thema: Elektrisches Feld und Kondensator · Aus der Prüfung GK · Informationsspeicher (2025)

Aufgabenstellung

Kondensatoren als Informationsspeicher

DRAM (Dynamic Random Access Memory) bezeichnet eine Technologie für einen elektronischen Speicherbaustein, der hauptsächlich in Computern eingesetzt wird. Das speichernde Element ist dabei ein Kondensator, der entweder geladen oder entladen ist.

Hinweis: Die in den DRAMs enthaltenen Kondensatoren sollen in dieser Aufgabe als Plattenkondensatoren betrachtet werden.

In einem Internetforum über Computertechnik wird über die besonders kleinen Dimensionen von Kondensatoren in DRAMS zur Speicherung von digitalen Informationen diskutiert, siehe Material 4.

Schreiben Sie den nächsten Beitrag in diesem Forum, in dem Sie die Frage von Detlef7 mit einer nachvollziehbaren Begründung beantworten. Gehen Sie davon aus, dass die Angaben im Forum-Beitrag von Community4 richtig sind.

Aufgabenstellung: Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik GK · Informationsspeicher 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Berechnete Kondensatorladung QQ:

Lösung: 5,6⋅10−145{,}6\cdot 10^{-14} C / 5,6⋅10−145{,}6\cdot 10^{-14} As

Berechnete Kapazität CC:

Lösung: 37⋅10−1537\cdot 10^{-15} F / 3,7⋅10−143{,}7\cdot 10^{-14} F / 3737 fF

Ihr Forumsbeitrag (Begründung und Antwort an Detlef7):

Lösung: „@Detlef7: Aus dem Physikunterricht kennst du für die Kapazität eines Kondensators die Gleichung C=QUC = \frac{Q}{U}. Mit der Angabe von Community4, dass der Kondensator die Ladung von 350000 Elektronen besitzt, kann man die Kondensatorladung QQ berechnen. Elektronen besitzen immer ein und dieselbe elektrische Ladung und zwar e=1,602176634⋅10−19 Ce = 1{,}602176634\cdot 10^{-19}\text{ C}. Durch einfache Multiplikation der Anzahl NN der Elektronen mal der Elektronenladung ee ergibt sich für die Kondensatorladung QQ: Q=N⋅e=350000⋅1,602176634⋅10−19 C=5,6⋅10−14 CQ = N\cdot e = 350000 \cdot 1{,}602176634\cdot 10^{-19}\text{ C} = 5{,}6\cdot 10^{-14}\text{ C} Teilt man die Ladung durch die nach Community4 anliegende Spannung von U=1,5 VU = 1{,}5\text{ V} erhält man: C=QU=5,6⋅10−14 As1,5 V≈37⋅10−15 FC = \frac{Q}{U} = \frac{5{,}6\cdot 10^{-14}\text{ As}}{1{,}5\text{ V}} \approx 37\cdot 10^{-15}\text{ F} Die Kapazität solcher DRAM-Kondensatoren ist wirklich sehr klein.“

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