Elektrisches Feld; 2 ladungen; eine masse; Arbeit berechnen!
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BobderBaumeister88
Newbie
Anmeldungsdatum: 27.06.2012
Beiträge: 3
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 Verfasst am: 27 Jun 2012 - 18:45:43 Titel: Elektrisches Feld; 2 ladungen; eine masse; Arbeit berechnen! |
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Hi Leute, ich hab ein problem, ich komm mit dem Thema Elektrotechnik einfach nicht zu recht, ich hab hier eine aufgabe, die ich nicht hinbekomme und bitte um eure schnelle Hilfe:
In den Punkten P_0 (0,0) und P_1 (4cm,0cm) sitzen je die Ladungen
Q=+10^-9C.
a) wie groß ist die elektrische Feldstärke E im Punkt P_2 (2cm, 0cm)?
b)Wie groß ist dort das Potential Phi?
und c) das eigentliche Problem
Wie groß ist die Arbeit, um ein Aerosol der Masse m00,1mg und der Ladung Q=-5*10^-9C aus dem Unendlichen nach P_2 zu bewegen? Wer verrichtet diese Arbeit? Wie groß ist die Geschwindigkeit des Aerosols bei Ankunft in P_2?
Zur Antwort:
a) Da der Punkt P_2 genau in der mitte der beiden gleich geladenen Teilchen liegt, heben sich die Kräfte auf => E=0
b) phi= 2*Q/(4PI*Eps_0*R[=0,02M]= 899V
c) das ist nun mein problem! mein Ansatz ist schonmal, dass das Aerosol von den beiden Ladungen angezogen wird, somit die beiden Ladungen die Arbeit verrichten! ich hab dann noch so formeln ausprobiert wie E_kin=E_el, oder F=Q*E, aber man kann es fast als Ratespiel bezeichnen.
Bitte um schnelle Hilfe
Liebe Grüße
Bobby |
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GvC
Senior Member
Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 2620
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| Verfasst am: 27 Jun 2012 - 19:25:24 Titel: |
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| E_kin=E_el (mit E_el=q*U) ist schon mal gut. Ich fürchte allerdings, dass, wenn man das Aerosol sich frei bewegen lässt, es nie im Punkt P_2 ankommen wird, sondern schon vorher nach P_0 oder P_1 "abbiegt". |
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BobderBaumeister88
Newbie
Anmeldungsdatum: 27.06.2012
Beiträge: 3
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| Verfasst am: 28 Jun 2012 - 13:18:04 Titel: |
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hm okay also ich hab jetzt wohl ne lösung gefunden für die c):
W= -Phi*Q
W= -(Phi_1- Phi_unendlich[=o])*Q= 1/4*PI*Epsilon_0) * Q_L/r *Q_A=
-9*10^9*10^-9/0,02*-5*10^-9= 2.25*10^-6
so jetzt hab ich die arbeit und brauche noch die spannung um die geschwindigkeit auszurechnen
| Zitat: |
| [GvC: E_kin=E_el (mit E_el=q*U)] |
U=Phi_1-Phi_unendlich[=0]= 8,99*10^9*10^-9/0,02=449,5V
und jetzt:
0,1mg= 10^-7kg
1/2mv²=q*U => v= Wurzel{2*q*U/m}= Wurzel{2*5*10^-9*449,5/(10^-7)}=6,7m/s
könnte jemand nochmal über alle 3 Aufgabenteile gucken, und mir sagen ob des alles richtig is?
@GvC, warum heißt die formel W_el=Q*U? ich hab in meiner Formelsammlung W_el=1/2 Q*U gefunden!?
Zuletzt bearbeitet von BobderBaumeister88 am 28 Jun 2012 - 13:34:38, insgesamt einmal bearbeitet |
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BobderBaumeister88
Newbie
Anmeldungsdatum: 27.06.2012
Beiträge: 3
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| Verfasst am: 28 Jun 2012 - 13:20:29 Titel: |
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| GvC hat folgendes geschrieben: |
| [...] Ich fürchte allerdings, dass, wenn man das Aerosol sich frei bewegen lässt, es nie im Punkt P_2 ankommen wird, sondern schon vorher nach P_0 oder P_1 "abbiegt". |
Und das ist auch noch mein Problem, ich denke die lässt sich mit der Frage "wer verrichtet diese Arbeit?" klären...  |
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GvC
Senior Member
Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 2620
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| Verfasst am: 29 Jun 2012 - 15:01:07 Titel: |
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| BobderBaumeister88 hat folgendes geschrieben: |
| @GvC, warum heißt die formel W_el=Q*U? ich hab in meiner Formelsammlung W_el=1/2 Q*U gefunden!? |
Ich habe kürzlich in diesem oder in einem ähnlichen Forum den außerordemtlich wichtigen und sinnvollen Satz gelesen, dass Physik nicht das Raussuchen von Formeln bedeutet. Diesen Satz solltest auch Du beherzigen. Du hast einfach die falsche Formel rausgesucht.
Viel wichtiger als das Raussuchen von Formeln (die paar, die man für die Grundlagen der Physik braucht, sollte man sowieso im Kopf haben), ist das Verständnis für das in der Aufgabenstellung beschriebene Szenario. Hier handelt es sich nicht um einen Kondensator, in dem die Energie W=(1/2)*Q*U gespeichert ist, sondern um die Bewegung eines Ladungsträgers im elektrischen Feld. Und da gilt nun mal
W=\int F ds
mit F=q*E
W=q*\int E ds
und
\int E ds = U
In der Aufgabenstellung zu c) fehlt eigentlich nur der Hinweis, aus welcher Stelle im Unendlichen das Aerosol starten soll. Es wird im theoretischen Idealfall nur dann im Punkt P_2 landen (und darüber hinaus dann auch wieder ins Unendliche verschwinden), wenn der Startpunkt exakt auf der Mittelsenkrechten der Strecke P_0 - P_1 liegt. |
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