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elektrostatik aufgaben
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loewe89
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Anmeldungsdatum: 27.02.2008
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BeitragVerfasst am: 17 Feb 2009 - 20:57:34    Titel: elektrostatik aufgaben

hi hab nen problem mit nen paar aufgaben..

1. auf einer metallkugel K1 (r1=1,0cm) sitzt die positive ladung Q1= 1/9 * 10^-10 As.
weit entfernt von K1 entfernt steht eine zweite metallkugel K2 (r2=2,0cm). beide kugeln sind isoliert aufgestellt.

a) welche positive ladung Q2 muss K2 mindestens haben, damit eine glimmlampe, die beide kugeln verbindet, aufleuchtet. die zündspannung der glimmlampe ist Uz = 90V.
soo als ergebnis haben die hier 2/9 * 10^-9 As.
nur iwie komm ich da nicht drauf..
hab bei meiner rechnung die beiden kugeln als kugelkondensatoren gesehen, deren zweite kugel/hülle im unendlichen liegt..
dann hab ich als ansatz phi1 - phi2 = 90V mit phi1 = Q1/(4*pi*epsilon0*r1).. analog dazu auch phi2.
nur ich komme da auf Q2= (-) 1,77.. *10^-10. also ca 0,45*10^-10 abweichung von der musterlösung


2. zwei kugeln mit dem mittelabstand d=30cm tragen entgegengesetzt gleiche ladungen Q=+- 1,0*10^-7As.
...
b) skizzieren sie den feldlinienverlauf.
ok das is kein problem
c) wie ändert sich der feldlinienverlauf, wenn man senkrecht zur verbindungsachse und symmetrisch zu den kugelmittelpunkten eine weit ausgedehnte, dünne ebene metallplatte stellt?
welche ladung wird in der metallplatte verschoben?
ok die is auch noch kein prob
d) nun wird die metallplatte mit der rechten kugel leitend verbunden.
ändert sich das feldlinienbild auf der linken seite der platte? begründung!
hmm müsste sich nichts ändern oder? weil die ladungen auf der linken seite sind ja gebunden.. die positiven (nehme halt an die linke ist positiv geladen) fließen halt zur kugel ab.. richtig?
loewe89
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Anmeldungsdatum: 27.02.2008
Beiträge: 344

BeitragVerfasst am: 17 Feb 2009 - 21:54:21    Titel:

und noch eine:
3. ein l = 3,0m langer gerader leiter mit kreisförmigem querschnitt (radius r0=2,5mm) wird mit einer ladung von Q= 6,0 *10^-9 As aufgeladen.
...
e) im abstand von 5,0cm wird ein zweiter, gleichartiger leiter angebracht, der entgegengesetzt aufgeladen ist. welche kraft wirkt zwischen beiden leitern?
also aus dem ergebnis bei der a) weiß man, dass das feld des einen leiters durch E= Q/ (2*pi*epsilon0*r) beschrieben wird.
eigentlich müsste man doch jetzt einfach mal Q multiplitieren und als r 5cm nehmen oder? komme aber nicht auf die musterlösung.

f) berechnen sie die feldstärke in der mitte zwischen den beiden leitern.
eigentlich ja 2 mal den E-term von oben, wobei als radius 2,5cm benutzt wird, oder? auch hier komme ich nicht aufs richtige ergbenis.
loewe89
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Anmeldungsdatum: 27.02.2008
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BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 17:30:24    Titel:

helft mir doch bitte
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Anmeldungsdatum: 05.08.2006
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BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 17:49:15    Titel:

Hallo!

So weit ich das sehe, sind Deine Lösungswege schon richtig. Ich vermute mal, dass Du Dich einfach vertippt hast. Ich habe mal nur die 1. ausgerechnet und kam dabei dann auf den selben Wert wie in der Musterlösung.
Ah, bei der 1.: phi1 und phi2 sind beide positiv. Um die verlangte Potentialdifferenz (also Spannung) zu bekommen, muss phi2 größer sein, als phi1. Deine Formel müsste also phi2 - phi1 = 90V sein und Q2 kann natürlich nicht negativ sein, wenn verlangt ist, dass sie positiv sein muss... Vielleicht schaust Du Dir nochmal das Vorzeichen an.
Bei der 2. habe ich das nicht nachgerechnet, wäre aber so wie Du vorgegangen. Besonders zur d): schau mal im Netz, ob Du was zu "Methode der Spiegelladungen" o. ä. finden kannst.

Ich meine die 3. ist so weit auch richtig. Ich vermute, dass Du dich da bei den Zahlen einfach verrechnet hast. Ich habe leider keine Zeit, das jetzt alles nach zu rechnen. Vielleicht hat die jemand anderes...

Gruß
Marco
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 18:35:19    Titel:

Zu Aufgabe 2:
Das Feldbild ändert sich insofern als jetzt zwischen linker Kugel und Platte der doppelte Abstand wie zuvor herrscht. Qualitativ ist das aber dasselbe Feldbild "Kugel-Platte".
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 18:52:07    Titel:

zu Aufgabe 3:
Fehlt Dir nicht die Leiterlänge l im Nenner der Feldstärke?
as_string
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Anmeldungsdatum: 05.08.2006
Beiträge: 2775
Wohnort: Heidelberg

BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 19:03:05    Titel:

GvC hat folgendes geschrieben:
Zu Aufgabe 2:
Das Feldbild ändert sich insofern als jetzt zwischen linker Kugel und Platte der doppelte Abstand wie zuvor herrscht. Qualitativ ist das aber dasselbe Feldbild "Kugel-Platte".

Also ich sehe nicht, dass in der Aufgabe steht, dass sich die Entfernungen ändern sollen. Dass die eine Kugel und die Platte leitend verbunden werden, bedeutet ja nicht, dass die Platte zur Kugel bewegt wird, sondern eher, dass mit einem Kabel o. ä. beides verbunden wird.

Gruß
Marco
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3481

BeitragVerfasst am: 18 Feb 2009 - 19:47:17    Titel:

okay, wenn das so ist ...
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