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Metallkugeln (elektrische Kraft)
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n4pstyler
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Anmeldungsdatum: 04.02.2013
Beiträge: 32

BeitragVerfasst am: 17 März 2013 - 21:16:26    Titel: Metallkugeln (elektrische Kraft)

Hallo liebes Forum,

Ich habe wieder einmal eine Frage, berichtigt mich wenn ich falsch liege:

es geht hier um die aufgabe 3.2 :


es ist ja wie in der Aufgabe die ladung Q auf der Oberfläche der Kugel M gefragt. und haben wir des in der Schule folgendermaßen gerechnet
(e= elektrische feldkonstante)
Fel= 1/4pi*e* (q*Q/r²)
nach Q aufgelöst:
Q= Fel*r²*4pi*e/q

jedoch haben wir für r die 12 cm eingesetzt?!

Ich hätte r folgendermaßen definiert

r=(12cm-5cm) da ja nicht die ladung am Kugelmittelpunkt sondern an der Kugeloberfläche gesucht ist?!

Bitte berichtigt mich wenn ich falsch liege Smile Very Happy
isi1
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Anmeldungsdatum: 10.08.2006
Beiträge: 7394
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: 18 März 2013 - 11:44:59    Titel:

Ganz falsch ist Deine Meinung nicht, n4pstyler,
da die Ladung auf der kleinen Kugel die Symmetrie des Feldes der großen Kugel stört - besonders, wenn der Abstand der beiden klein ist.

Um Dir ein Gefühl für die Verschiebung a des gedachten Ladungsmittelpunkts zu geben, eine Formel:
Q1 ist hier die an der Metallkugel gespiegelte Ladung Q2
Abstand der (gedachten) Ladungsmittelpunkte L
Kugelmittelpunkt - Ladungsmittelpunkt Q1 = a
Verhältnis der Ladungen m = Q1/Q2

Dann ist a = (L*m²) / (1-m²)

Allerdings glaube ich, dass Du so rechnen sollst, als ob dieser Effekt nicht von Bedeutung sei.
Die Ladung auf der großen Kugel breitet sich gleichmäßig über der ganzen Kugeloberfläche aus, so dass das entstehende Feld (ohne Störung gerechnet) so betrachtet werden kann, als ob die ganze Ladung der großen Kugel in deren Mittelpunkt wäre.
n4pstyler
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Anmeldungsdatum: 04.02.2013
Beiträge: 32

BeitragVerfasst am: 18 März 2013 - 12:10:15    Titel:

Erstmal danke für deinen Beitrag Wink
Jedoch müsste doch meine rechnung logischer weise eigentlich richtig sein?
Wenn ich mich z.b an das ausrechnen von der gravitationskraft zwischen zwei planeten z.b erde und mond zurück erinnere dann verteilt sich die gravitationskraft ja auch nicht gleichmäßig d.h das ich für die gravitationskraft von der erde an deren oberfläche den radius auch nicht so berechne das ich davon ausgehe das er sich gleichmäßig verteilt.

Außerdem frage ich mich weshalb dieser radius der großen Kugel dann angegeben ist wenn dieser eigentlich uninteressant ist?!

Ich kapiere es irgendwie nicht ganz Wink
isi1
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Anmeldungsdatum: 10.08.2006
Beiträge: 7394
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: 18 März 2013 - 12:33:20    Titel:

n4pstyler hat folgendes geschrieben:
Erstmal danke für deinen Beitrag Wink
Jedoch müsste doch meine rechnung logischer weise eigentlich richtig sein?
Nein, da die Ladung zwar ungleich verteilt ist, aber auf der ganzen Kugelobefläche und nicht nur auf der rechten Seite.
n4pstyler hat folgendes geschrieben:
Wenn ich mich z.b an das ausrechnen von der gravitationskraft zwischen zwei planeten z.b erde und mond zurück erinnere dann verteilt sich die gravitationskraft ja auch nicht gleichmäßig d.h das ich für die gravitationskraft von der erde an deren oberfläche den radius auch nicht so berechne das ich davon ausgehe das er sich gleichmäßig verteilt.
Das stimmt nicht.
n4pstyler hat folgendes geschrieben:
Außerdem frage ich mich weshalb dieser radius der großen Kugel dann angegeben ist wenn dieser eigentlich uninteressant ist?!
Da hast Du auch wieder recht.

Aber vielleicht geht das nach diesem Witz:
Frage: "Was ist das: Fliegt in der Luft, macht Krahh, krahh und hat ein Maschinengewehr in der Hand?"
"Weiß ich nicht!
"Eine Krähe"
"Aber die hat doch kein MG."
"Das habe ich nur gesagt, damit es schwerer ist."
n4pstyler
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Anmeldungsdatum: 04.02.2013
Beiträge: 32

BeitragVerfasst am: 18 März 2013 - 21:03:15    Titel:

Okay Wink

D.h die Ladungsverteilung ist wie du gesagt hast gleich in der konduktorkugel ?!

Es ist also egal welchen durchmesser die konduktorkugel hat? Die Ladungsverteilung ist immer gleichmäßig?
isi1
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Anmeldungsdatum: 10.08.2006
Beiträge: 7394
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: 19 März 2013 - 12:29:36    Titel:

n4pstyler hat folgendes geschrieben:
Okay Wink

D.h die Ladungsverteilung ist wie du gesagt hast gleich in der konduktorkugel ?!
Es ist also egal welchen durchmesser die konduktorkugel hat? Die Ladungsverteilung ist immer gleichmäßig?
Das ist halt so:
Wenn außerhalb keine Ladung stört, stoßen sich die Ladungsträger gegenseitig ab - und am weitesten entfernen sie sich voneinander, wenn sie die Kugeloberfläche gleichmäßig belegen.

Hast Du hingegen in der Nähe eine z.B. entgegengesetzte Ladung, so zieht die die Ladungsträger mehr oder weniger an, d.h. in Richtung zur Außenladung sitzen die Ladungsträger dichter auf der Kugeloberfläche als auf der entgegengesetzten Seite.

Die normale Berechnung läuft nun so, dass man die Ladungsdichte berechnet. Nimmt man nun an, dass von jedem Ladungsträger eine Feldlinie abgeht, kann man daraus die Feldverteilung außerhalb berechnen oder graphisch ermitteln.
Man braucht das in der Hochspannungstechnik, z.B. um die Isolatoren zu berechnen. Eine beliebte Aufgabe ist eine geladene Metallscheibe, bei der natürlich am Umfang die höchste Ladungsdichte herrscht.
n4pstyler
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Anmeldungsdatum: 04.02.2013
Beiträge: 32

BeitragVerfasst am: 21 März 2013 - 17:36:51    Titel:

okay Wink danke für die antwort Smile

Wenn ich das richtig verstanden habe ist dann diese Aufgabe quasi eine vereinfachte berechnung der Ladung Smile?
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