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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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 wishmoep Verfasst am: 19. Nov 2008 15:24 Titel: Verhalten von Ladung im Kondensator |
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Hallo Leute,
im Zuge der Vorbereitung auf eine Klausur bin ich bei einer Aufgabe ins Stocken geraten - mir erscheint das Ergebnis viel zu hoch.
Hier ein Link zur PDF mit der Aufgabe (Aufgabe 2 - Öltröpfchen)
| Zitat: | | Berechne die Spannung, die zwischen den Platten anliegen muss, damit das Tröpfchen schwebt. [...] Skizziere die Situation und lege eine passende Polung des Plattenkondensators fest. |
Zunächst das übliche Gegebene und Gesuchte.
Gegeben:
 - ich habe mir den in der Formelsammlung auf 9 Nachkommastellen angegebenen Wert für eine Elementarladung eingespeichert und rechne zuerst auch nur mit dem "Zeichen"
Gesucht
Hier ist die Spannung  gesucht, bei der das Tröpfchen schwebt.
Hierdurch ergibt sich die Bedingung, dass  sein muss (elektrische Kraft betragsmäßig gleich der Gewichtskraft).
Die Polung des Kondensators ist also so zu wählen, dass die Feldlinien in die gleiche Richtung wie die Gewichtskraft zeigen, da das Öltröpfchen ja eine 5-fache Elektronenladung trägt, somit also negativ geladen ist und sich somit zu der positiven Platte orientiert.
Eine Skizze sollte jetzt grad obsolet sein.
Eine weitere Annahme, die für nachher wichtig wird, ist, dass das Öltröpfchen als Kugelobjekt anzunehmen ist.
Die Masse ist das Produkt aus Volumen und Dichte - jedoch muss die dichte zunächst auf "Normalform" gebracht werden:
^3}} \\ &=& 0{,}9\,\mathrm{\frac{kg}{10^{-3}\, m^3}} \\ &=& 0{,}9\cdot 10^3\,\mathrm{\frac{kg}{m^3}} = 900\,\mathrm{\frac{kg}{m^3}})
Das Volumen sollte ein Kugelvolumen sein mit:
Nun auch noch für die Feldstärke den Quotienten aus Spannung und Abstand d. Platten eingesetzt:
Beziehungsweise umgestellt nach U:
Jetzt erhalte ich aber beim Einsetzen aller Werte einen Wert für die Spannung von  .
Ist eine Spannung im Gigavolt-Bereich "sinnvoll"?
Also die Höhe dieses Ergebnisses schockt mich. Vielleicht könnte jemand von euch einmal schnell über meine Rechnung schauen.
Gruß, wishmoep. |
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Zepto
Anmeldungsdatum: 03.10.2007
Beiträge: 323
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| Zepto Verfasst am: 19. Nov 2008 15:59 Titel: Re: Verhalten von Ladung im Kondensator |
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Hallo
tipp es am besten einfach noch mal ein.
Ich kriege auch deinen Zahlenwert, aber eine andere Potenz.
| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
- ich habe mir den in der Formelsammlung auf 9 Nachkommastellen angegebenen Wert für eine Elementarladung eingespeichert und rechne zuerst auch nur mit dem "Zeichen"
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Das ist falsch. Ich hab ungefähr 
Du musst dich beim eintippen irgendwo in der Zehnerpotenz oder so vertan haben.
Oder rechne alle werte einzeln aus und gib sie hier noch mal an.
Gruß
Zepto |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 19. Nov 2008 16:12 Titel: |
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Ja gut - den Wert für das e habe ich hier anscheinend wirklich falsch eingetippt. Warum zum Teufel :-D. Also ja.
^3)
Ah jetzt fällt mir mein Fehler auf - ich habe für den Durchmesser  anstatt  eingesetzt.
Setze ich nun den "richtigen" Durchmesser ein erhalte ich für die Spannung:
Was bei weitem realistischer klingt.
Nur noch eine Frage - die Aufgabenstellung in der PDF spricht von einem vertikal aufgestellten Kondensator - ich bin aber jetzt von einem horizontal (also senkrecht zur Gewichtskraft) aufgestellten ausgegangen, ich vermute irgendwie dass mein Lehrer dort ein paar Fehler gemacht hat, er hat auch an anderer Stelle anstatt Widerstände Kondensatoren geschrieben etc.
Hm.
Nur - wenn er wirklich vertikal aufgestellt wird, dann kann das Tröpfchen unter keinen Umständen schweben.
Da diese Aufgabe sich aber sehr nach dem Millikan-Versuch anhört, vermute ich mal, dass er horizontal meinte  .
P.S.: Ich habe auch noch eine Frage bzgl. dem Herrn Kirsch'hoff in einer speziellen Schaltung - mache dafür aber einen anderen Thread auf. |
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Zepto
Anmeldungsdatum: 03.10.2007
Beiträge: 323
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| Zepto Verfasst am: 19. Nov 2008 16:18 Titel: |
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| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
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Hab ich genauso. Dein Rechenweg scheint mir auch vollkommen in Ordnung. 
| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
Nur noch eine Frage - die Aufgabenstellung in der PDF spricht von einem vertikal aufgestellten Kondensator - ich bin aber jetzt von einem horizontal (also senkrecht zur Gewichtskraft) aufgestellten ausgegangen,
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Jetzt kommt es drauf an, wie man die Richtung des Kondensators definiert. 
Wenn man als Richtung die der Feldlinien nimmt, sind die ja senkrecht zur Horizontalen, also vertikal. Es leuchtet ein, dass man den Kondensator nur so aufstellen kann, wenn das Teilchen schweben soll.
Gruß
Zepto |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 19. Nov 2008 16:21 Titel: |
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Jop - ich kann ihn ja zur Not in der Klausur mit Fragen löschern, danke dir!
Und das mit den Kirschoff'schen Regeln hat sich erledigt, habe anscheinend irgendwo einen falschen Widerstand eingesetzt, sodass ich auf eine Stromstärke von null kam.
Gruß, wishmoep. |
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