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Elektrisches Feld zwischen zwei Kondensatorplatten
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Heidjer
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Anmeldungsdatum: 08.01.2008
Beiträge: 14

BeitragVerfasst am: 09 Sep 2008 - 17:27:54    Titel: Elektrisches Feld zwischen zwei Kondensatorplatten

Hallo,
habe 3 Aufgaben aufbekommen und bin mir mit deren Bearbeitung nicht ganz sicher. Wäre super, wenn ihr einmal drüberschauen könntet und mir etwaige Fehler zeigt bzw. mir da helft, wo ich überhaupt keine Ahnung hatte.

1. Zwischen zwei Kondensatorplatten mit d = 2,0 cm Abstand liegt die Spannung U = 1,0 kV. Wie groß ist die Feldstärke E, wie groß die Kraft F auf eine Probeladung q = 10nC?
1.1 Welche Energie wird von den Feldkräften beim Transport von der einen zur anderen Platte aufgewandt? Prüfen sie die Spannungsangabe mit U=W/q nach!

Bearbeitung:
E=U/d=1000V/0,02m=50000N/C
F=E*q= 50000N/C*10*10^(-9)=0,5*10^(-3)=0,5mN

1.1 habe ich überhaupt keine Ahnung, was ich da genau machen soll.

2. Ein Wattestück hat die Masse m=0,01g und die Ladung q=0,10nC. Welche Geschwindigkeit würde es erreichen, wenn es im Vakuum die Spannung U=100kV durchliefe?
2.1 Wie groß müsste die Spannung zwischen waagerecht liegenden Kondensatorplatten vom Abstand 20cm sein, damit das Wattestück darin schwebt?

Bearbeitung:
v=Wurzel(2q* U/m ) = Wurzel( 2*0,1*10^-9C * (10^3V/10^-3kg) ) = 0,014 (nur was ist die Einheit? Jawohl kaum CV/kg)

Bei 2.1 fehlt mir wieder jegliche Idee

3. In der Mitte zwischen zwei Kondensatorplatten hängt an einem Perlonfaden der Länge l=1,80m ein Kügelchen der Masse m=0,47g. Der Plattenabstand beträgt d=4,00cm . Der Kondensator wird an eine Hochspannnungsquelle mit der Spannung U= 1,0kV angeschlossen . Dabei entfernt sich das Kügelchen um s=1,0cm aus der Gleichgewichtslage . Für die Rückstellkraft gilt F=G * s/l.
a) Wie groß ist die Ladung des Kügelchens ?
b) Die spannungsquelle wird jetzt vom Kondensator abgetrennt. Danach verdoppelt man den Abstand der isolierten Platten. Wiue groß ist dann die Auslenkung des Kügelchens?

Bearbeitung:
a) G=m*g = 9,81N/kg * 0,47*10^-3kg=4,6*10^-3N
F(Rück)=G* s/l = 4,6*10^-3N* 0,01m/1,8m = 25*10^-6N
E=U/d = 1*10^3V/0,04m = 25000V/m=N/C
F(Rück)=R(el)
25000N/C * Q = 25*10^-6N
Q=1*10^-9C=1nC

Bei b) würde ich einfach sagen, dass sich die Auslenkung aufgrunddressen auch verdoppeln müsste oder?

Danke euch!
Basti988
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Anmeldungsdatum: 11.04.2007
Beiträge: 860

BeitragVerfasst am: 09 Sep 2008 - 17:47:40    Titel:

1. E und F stimmen

1.1

Die Ladung wird im elektrischen Feld um die Strecke d=0,02m (Plattenabstand) bewegt. Dazu wird die Arbeit W=F_el*d verrichtet.

W=F_el*d=0,5mN*0,02m=0,00001J

überprüfen der Spannung U=W/q=1000V


2.

v=1,41m/sec

überprüfe mal deine Umrechnung

U=100kV=100000V

m=0,01g=0,00001kg

2.1

Damit das Teilchen schwebt, müssen sich Gravitationskraft und Coulombkraft kompensieren.

m*g=q*E=q*U/d

3.

a) q=1,0246nC

b) Wenn man die Formel in ihrer Gesamtheit nach s umstellt erhält man

s=(q*U*l)/(d*m*g), d. h. wenn du für d den doppelten Wert einsetzt, halbiert sich die Auslenkung, da d im Nenner steht.
Heidjer
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Anmeldungsdatum: 08.01.2008
Beiträge: 14

BeitragVerfasst am: 09 Sep 2008 - 17:56:25    Titel:

Danke für deine super Antwort!
Verstehe es jetzt alles und bekomme es hin, habe wirklich vielen Dank!
Basti988
Senior Member
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Anmeldungsdatum: 11.04.2007
Beiträge: 860

BeitragVerfasst am: 09 Sep 2008 - 18:00:06    Titel:

zur 3b)

Ich glaube ich muss mich korrigieren. Wenn die Spannungsquelle getrennt wird und die Platten isoliert sind, bleibt die Ladung des Kondensators und somit die elektrische Feldstärke konstant. Bei dem Auseinanderziehen der Platten dürfte sich aber die Spannung verdoppeln, d. h. die Auslenkung verändert sich überhaupt nicht.
ronron
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Anmeldungsdatum: 23.09.2007
Beiträge: 49
Wohnort: Alexandria

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 23:34:24    Titel:

wieso verdoppelt sich die spannung, wenn man den abstand zwischen den platten verdoppelt?
dass das sein muss,damit die el. feldstärke konstant bleibt, verstehe ich, doch physikalisch kappiere ich das nicht.
Also ich bitte jemand meine frage zu beantworten!!!
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