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wirkung des elek. feldes durch eisengitter
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> wirkung des elek. feldes durch eisengitter
 
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rocklady
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Anmeldungsdatum: 08.09.2008
Beiträge: 22

BeitragVerfasst am: 11 Sep 2008 - 18:14:20    Titel: wirkung des elek. feldes durch eisengitter

in einem Eisenkäfig hängt eine negativ geladene kugel.
von außen wird eine weitere, größerer kugel an den käfig gehalten, welche positiv geladen ist. Die innere kugel bewegt sich nicht.

(wir hatten einen anderen versuch, bei dem anstatt des käfigs eine glaskuppel vorhanden war, dort hat sich die kleinere kugel in richtung der positiv geladenen bewegt.)

aber warum bewegt sich die kugel jetzt nicht in dem gitterkäfig? Das heißt ja, dass die feldlinien nicht in den käfig gelangen. Ich verstehe nur nicht warum?
Shubi
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Anmeldungsdatum: 21.07.2008
Beiträge: 1193

BeitragVerfasst am: 11 Sep 2008 - 18:40:25    Titel:

http://de.wikipedia.org/wiki/Faradayscher_K%C3%A4fig

Wink
rocklady
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Anmeldungsdatum: 08.09.2008
Beiträge: 22

BeitragVerfasst am: 11 Sep 2008 - 18:53:19    Titel:

das ist mir auch klar..
nur versteh ich nicht, warum es nicht durch das gitter geht.
TheHornedGod
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 827

BeitragVerfasst am: 11 Sep 2008 - 20:05:43    Titel:

War der Käfig denn geerdet? Denn Imho müsste sich die Ladung schon bewegen, wenn das nicht der Fall währe.

Eine in einem Leiter eingeschlossene Ladung kann ausserhalb des Leiters nämlich ein Feld erzeugen (direkt mit dem Gaußschen Gesetz beweisbar).
Befindet sich ausserhalb eine Ladung, dann "spürt" sie dieses Feld -> eine Kraft wirkt.

Die Geschichte mit dem Faradayschen Käfig stimmt imho nur, wenn es sich um einen leeren (im Sinne von Ladungsfreien) Hohlraum handelt - in diesem Fall ist er nicht leer, es befindet sich eine Ladung darin.

Ich glaube wenn der Käfig geerdet währe, wär die Sache wieder in Butter.. aber ich dadenk mir gerade nicht zusammen warum eigentlich Wink. vlt. komm ich ja anoch drauf ^^ Oder jemand anderes hier kann weiterhelfen.
Knalltüte
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Anmeldungsdatum: 31.08.2007
Beiträge: 2932
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BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 14:09:33    Titel:

Stellt man sich den Käfig idealisiert als geschlossene Fläche vor, in der Ladungstrennung (also Influenz) beliebig möglich ist, so bildet der Käfig immer eine Äquipotentialfläche im statischen Fall (Ladungträger bewegen sich dann ja nicht mehr, also kein Feld).

Für Ladungen außerhalb des Käfigs hat das zufolge, dass ihre Feldlinien den Käfig nie durchkreuzen können (das würde ja bedeuten zwischen Punkten der Äquipotentialfläche herrscht eine Spannung). Die Influenz klappt quasi das Feld der äußeren Ladung, welches im Raumbereich des Käfigs bestünde, wenn dieser nicht da wäre, nach außen zurück. Durch diese „Spiegelung“ wirkt dann auch eine Kraft auf die äußere Ladung vom Käfig aus (ohne das in/auf dem Käfig selbst eine Ladung ist).

Ist eine Ladung im Käfig treten die Feldlinien durch den Käfig nach außen. Da die Feldlinien immer zur Ladung hin oder von ihr weg verlaufen, geht das, keine dieser Feldlinien durchquert den Käfig dabei. Weiterhin ist es auch einleuchtend, dass ein neutraler Käfig (Gesamtladung ist ja bei Influenz immer Null) keine Ladung quasi neutralisieren kann.

Beide Effekte zusammen ergeben, dass das Annähern der äußeren Ladung zwar das Potenial des Käfigs ändern, dadurch aber keine Änderung des Feldes im Inneren erfolgt. Dort ändert sich ja nichts, Käfig bleibt Äquipotenialfläche und die Ladung ändert sich auch nicht, ergo selbes Feld im Inneren. (der Wert des Potentials des Käfigs ist ja für das Feld egal, für dieses ist nur der Gradient, also die räumliche Änderung, des Potentials entscheidend) Die äußere Ladung spürt das Feld der inneren und zusätzlich ihr durch den Käfig „gespiegeltes“ Feld.

Eine Erdung hätte zufolg, dass der Wert des Potentials des Käfigs immer gleich bleibt. Das hieße dann es strömt Ladung zum Käfig oder von ihm weg.
rocklady
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Anmeldungsdatum: 08.09.2008
Beiträge: 22

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 16:27:02    Titel:

heißt das dann, dass die feldlinien am käfig vorbei gehen oder auf den käfig treffen und dann dort sozusagen einfach "stehen bleiben"?
Knalltüte
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Anmeldungsdatum: 31.08.2007
Beiträge: 2932
Wohnort: gleich um die Ecke

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 16:51:53    Titel:

In diesem Fall (also zeitlich unveränderliches Feld) stehen die Feldlinien senkrecht auf der Metalloberfläche und dringen nicht darin ein.
TheHornedGod
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 827

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 17:13:58    Titel:

Zitat:
Die äußere Ladung spürt das Feld der inneren und zusätzlich ihr durch den Käfig „gespiegeltes“ Feld.


genau Smile.
Feld "spüren" heisst dann, es wirkt eine Kraft. Nachdem eine Kraft aber eine Wechselwirkung ist, Sprüren diese kraft imho beide Ladungen (wenn wir jetz mal annehmen, dass der Käfig fixiert is, sonst auch der Käfig selbst). So frei nach NewtonIII: F12 = -F21

--> auch die Innere Ladung müsste sich imho bewegen.
Knalltüte
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Anmeldungsdatum: 31.08.2007
Beiträge: 2932
Wohnort: gleich um die Ecke

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 18:23:32    Titel:

Die innere Ladung spürt aber nur die Kraft, die sie auch ohne äußere Ladung spüren würde, aber keine zusätzliche Kraft durch die äußere Ladung. Den Rest macht der Käfig.
TheHornedGod
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 827

BeitragVerfasst am: 12 Sep 2008 - 18:38:34    Titel:

Versteh ich nicht.

Bezeichnen wir die Größen der inneren und äusseren Ladungen mit den Indexen i und a:

Die Innere Ladung erzeugt ein Feld Ei ausserhalb des Käfigs. Die äussere Ladung spürt dieses Feld und erfährt eine Kraft Fia = Qa•Ei. Diese kraft hängt also eindeutig von beiden Ladungen ab.

Nach Newton3 (und NewtonIII hat zu gelten ^^) ist Fia = - Fai. Die Kraft auf die Innere Ladung hängt demnach sehr wohl von der Äusseren Ladung ab.

Ich will nicht beschwören, dass ich recht habe. Aber gegen dieses Argument muss man jetz erstmal was liefern. Wink
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