| Autor |
Nachricht |
pusteblumchen
Anmeldungsdatum: 26.09.2010
Beiträge: 17
|
 pusteblumchen Verfasst am: 26. Sep 2010 20:44 Titel: elektrische Felder: Korn wird beschleunigt |
 |
|
Gute Abend zusammen! 
ich bräuchte ein bisschen eure Hilfe. Ich schreib ganz bald eine Physik Klausur und da ich in letzter Zeit oft gefehlt hatte, weil ich krank war, bin ich noch ein bisschen aufgeschmissen. Hab jetzt eine Aufgabe, die wir berechnen sollen und die ich gerne mit euch zusammen machen würde, weil ich mir recht unsicher bin...
zur Aufgabe:
Ein Korn
m= 0,000001 kg
q = 1,2 * 10^-10 C
vo = 10 m/s
wird im Feld E1 beschleunigt und durchquert dann ein zweites elektrisches Feld E2 zwischen zwei Kondensatorplatten
U2= 10 V
d2 = 0,3m
l = 0,25 m
a) Berechne Geschwindigkeitsänderung delta vx im Feld E1.
b) Berechne Ablenkung y im Feld E2 und die Beschleunigung ay sowie die Endgeschwindigkeit v nach verlassen des Kondensators.
erstmal zu a)
mein Ansatz ist halt über die Energiebetrachtung zu gehen
also Wel = Wkin
U*q = 1/2 * m* v^2 l nach v umstellen
v = wurzel (2Uq/m)
und davon dann noch die anfangsgeschwindigkeit abziehen. aber eigentlich ist es doch so, dass sich mit dieser formel, wie sie jetzt dort zuletzt steht, sich nur die Anfangsgeschwindigkeit berechnen lässt, nicht aber die Geschwindigkeit, wenn bereits eine Anfangsgeschwindigkeit vorhanden ist und das ist es ja in diesme Fall oder nicht. Wir haben ja vo = 10 m/s.
Bitte helft mit. Ich würd das wirklich gern verstehen. meld mich später nochmal wieder mit dem Ansatz für b). Muss das jetzt erstmal aufarbeiten.
LIebe grüße! |
|
 |
Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
|
| Chillosaurus Verfasst am: 26. Sep 2010 22:20 Titel: Re: Aufgabe: elektrische Felder |
|
|
| pusteblumchen hat Folgendes geschrieben: | [...][ein Korn]
wird im Feld E1 beschleunigt und durchquert dann ein zweites elektrisches Feld E2 zwischen zwei Kondensatorplatten
[...]
a) Berechne Geschwindigkeitsänderung delta vx im Feld E1.
b) Berechne Ablenkung y im Feld E2 und die Beschleunigung ay sowie die Endgeschwindigkeit v nach verlassen des Kondensators.
erstmal zu a)
mein Ansatz ist halt über die Energiebetrachtung zu gehen
also Wel = Wkin
[...]und davon dann noch die anfangsgeschwindigkeit abziehen. aber eigentlich ist es doch so, dass sich mit dieser formel, wie sie jetzt dort zuletzt steht, sich nur die Anfangsgeschwindigkeit berechnen lässt, nicht aber die Geschwindigkeit, wenn bereits eine Anfangsgeschwindigkeit vorhanden ist und das ist es ja in diesme Fall oder nicht. Wir haben ja vo = 10 m/s.[...] |
Der Ansatz ist in Ordnung- das mit der Anfangsgeschwindigkeit geht so:
E1=0,5mvo²+qU
E2=0.5 mv²
E1=E2
v²=vo²+2qU/m
E1 ist die Summe der kinetischen und der potentiellen Energie beim Eintreten in das Beschleunigungsfeld. E2 die daraus resultierende neue kinetische Energie. |
|
|
pusteblumchen
Anmeldungsdatum: 26.09.2010
Beiträge: 17
|
| pusteblumchen Verfasst am: 26. Sep 2010 22:54 Titel: |
|
|
danke schonmal, war nämlich ganz schön am verzweifeln. ok das verstehe ich. das stand nämlich auch in einem meiner Bücher, aber in der Schule hatten wir es genau ander, nämlich für E2 = 0,5mvo²+qU .. deswegen war ich auch total verwirrt.
also gilt für die Geschwindigkeit in E2
v= wurzel ( vo²+2qU/m )
Spannung für E1 war auch gegeben, nämlich U=18V, könnte man also auch berechnen. Und da nach der Geschwindigkeitsänderung gefragt ist müsste ich nun von der berechneten geschwindigkeit noch die Anfangsgeschwindigkeit abziehen?
v wurzel ( 10^2 + ((2* 1,2*10-10* 1 /0,000001)
v = 10,000216
10,000216 - 10 = 0,000216
kann das stimmen von der Geschwindigkeitsänderung? Oder ist dieser Wert nicht zu klein? hab Einheiten jetzt mal rauslassen, wird ja zu unübersichtlich..
| Zitat: | U*q = 1/2 * m* v^2 l nach v umstellen
v = wurzel (2Uq/m) |
wär ja demnach falsch, wegen vorhandener anfangsgeschwindigkeit. kam mir nämlich auch nicht richtig vor...
b) Zur Berechnung der Beschleunigung gilt ja diese Formel.
a= F/m
a = Eq/m
a = Uq/dm
mithilfe dieser Formel könnte ich ja dann beschleunigung berechnen oder? Mir gehts nur um den Weg, Werte einsetzten ist ja das kleinste...
Und die Ablenkung y im Feld berechnet man dann doch mithilfe der Bahngleichung oder, die da wäre
y= 1/2 * a * t^2
y = 1/2* a * (x^2)/(v^2) l da x = v *t --> t = x/v
a kann man ja auch noch ersetzten mit der obigen Formel
und die Endgeschwindigkeit, wie kriege ich die raus? Da wüsste ich jetz nichts 
Liebe grüße! |
|
|
Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
|
| Chillosaurus Verfasst am: 26. Sep 2010 23:23 Titel: |
|
|
| pusteblumchen hat Folgendes geschrieben: | [...]Und da nach der Geschwindigkeitsänderung gefragt ist müsste ich nun von der berechneten geschwindigkeit noch die Anfangsgeschwindigkeit abziehen?
v wurzel ( 10^2 + ((2* 1,2*10-10* 1/0,000001)
v = 10,000216 [m/s]
10,000216[m/s] - 10[m/s] = 0,000216 [m/s]
[...] hab Einheiten jetzt mal rauslassen, wird ja zu unübersichtlich..
[...]
b) Zur Berechnung der Beschleunigung gilt ja diese Formel.
a= F/m
a = Eq/m
a = Uq/dm
mithilfe dieser Formel könnte ich ja dann beschleunigung berechnen oder?[...]
Und die Ablenkung y im Feld berechnet man dann doch mithilfe der Bahngleichung oder, die da wäre
y= 1/2 * a * t^2
y = 1/2* a * (x^2)/(v^2) l da x = v *t --> t = x/v
[...]
und die Endgeschwindigkeit, wie kriege ich die raus? Da wüsste ich jetz nichts
[...] |
Jawoll, dass sieht doch schonmal gut aus.
Die Endgeschwindigkeit: Wenn kein Vektor gefragt ist, würde ich einfach erneut mit dem Energiesatz arbeiten. Dein vo ist dann blos, was du ausgerechnet hast.
 Ohne Einheiten gewinnt man keine Übersicht, sondern verliert leicht die Orientierung! |
|
|
pusteblumchen
Anmeldungsdatum: 26.09.2010
Beiträge: 17
|
| pusteblumchen Verfasst am: 29. Sep 2010 20:13 Titel: |
|
|
oh cool. danke. das mit der Endgeschwindigkeit probiere ich gleich mal aus.
... ich hab noch eine frage die sich bei mir im nachhinhein aufgetan hat.
| Zitat: | Der Ansatz ist in Ordnung- das mit der Anfangsgeschwindigkeit geht so:
E1=0,5mvo²+qU
E2=0.5 mv²
E1=E2
v²=vo²+2qU/m
E1 ist die Summe der kinetischen und der potentiellen Energie beim Eintreten in das Beschleunigungsfeld. E2 die daraus resultierende neue kinetische Energie. |
Ist es also quasi so dass das Elektron mit seiner vorhandenen Anfangsgeschwindigkeit von 10m/s in das Feld eintritt und so zu dem Zeitpunkt die kinetische Energie Wkin = 0,5mvo², die dann wenn es von der negativen platten zur positiven platte, also entgegen der Feldkräfte, beschleunigt wird halt elektrische Energie gewinnt, dadurch das durch das Bewegen eben dieses Elektrons Arbeit verrichtet wird?
Du sprichst von potentieller Energie, das kenn ich noch aus der Mechanik. Und ich hab mich im Internet auch in Bezug auf das elektrische Feld schlau gemacht. So wird dabei die negative Kondensatorplatte als Nullniveau gewählt und wenn man dann ein Elektron hin zur positiven Platte bewegt gewinnt es an Lage- also potentieller Energie. aber ich bin ein bisschen verwirrt. Potentielle, elektrische Energie. Was ist qU denn nun?
Den zweiten Teil verstehe ich auch noch nicht ganz. ._. Oder vielleicht doch. Es ist ja die resultierende neue kinetische Energie. Wäre ja dann ähnlich wie zum Anfang beim ersten feld. Da ist das Elektron auch aufgrund seiner Anfangsgeschwindigkeit mit bestimmter kinetischer Energie eingetreten, im zweiten Feld liegt ja dann quasi eine neue 'anfangsgeschwindigkeit' vor, wodurch das elektron wieder eine bestimmte kinetischer Energie hat?
Wäre das so richtig. ich bin noch total verwirrt, weil wir inder Schule mal die Formel ganz anders hatten, nämlich
0,5mvo²=0,5mv²+qU
also andersherum. Kann sich da jemand einen Reim draus machen?
So und dann habe ich noch eine Frage. : (
Und zwar habe ich noch Probleme das mit der Arbeit im elektrischen Feld zu verstehen. Wenn ein Elektron oder eine Probeladung, wie auch immer, im elektrischen Feld von A nach B verschoben wird, wird Arbeit verrichtet. W = F * s
Das kann ich aber nur teilweise nachvollziehen. Wenn eine positive Probeladung jetzt entgegen der Feldrichtung verschoben wird, dann wird Arbeit verrichtet. ok. aber wenn diese positive Probeladung jetzt längs der Feldrichtung verschoben wird, wird dann auch Arbeit verrichtet? Es wird doch von der negativen Platte angezogen, inwiefern wird denn dann Arbeit verrichtet?
Hoffe das war jetzt nicht zuviel. verstehe das nur noch nicht ganz |
|
|
Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
|
| Chillosaurus Verfasst am: 29. Sep 2010 20:39 Titel: |
|
|
| pusteblumchen hat Folgendes geschrieben: | | [...] Ist es also quasi so dass das Elektron mit seiner vorhandenen Anfangsgeschwindigkeit von 10m/s in das Feld eintritt und so zu dem Zeitpunkt die kinetische Energie Wkin = 0,5mvo², die dann wenn es von der negativen platten zur positiven platte, also entgegen der Feldkräfte, beschleunigt wird halt elektrische Energie gewinnt, dadurch das durch das Bewegen eben dieses Elektrons Arbeit verrichtet wird?[Hervorhebung von mir] |
Die Kraft wirkt in Richtung der Bewegung, da das Elektron ja eine Negative Ladung hat. Ja, die Potentielle Energie wird in Beschleunigungsarbeit umgesetzt.
| Zitat: |
[...] So wird dabei die negative Kondensatorplatte als Nullniveau gewählt und wenn man dann ein Elektron hin zur positiven Platte bewegt gewinnt es an Lage- also potentieller Energie. aber ich bin ein bisschen verwirrt. Potentielle, elektrische Energie. Was ist qU denn nun? |
Sowohl als auch. Eine Elektrische Spannung wird z.B. als Unterschied im elektrischen Potential verstanden. Ein Elektron, dass zur positiv geladenen Platte bewegt wird, verliert Lageenergie, da es von der positiven Platte angezogen (und von der negativ geladenen abgestoßen) wird.
| Zitat: | [...][I]m zweiten Feld liegt ja dann quasi eine neue 'anfangsgeschwindigkeit' vor, wodurch das elektron wieder eine bestimmte kinetischer Energie hat?
Wäre das so richtig. ich bin noch total verwirrt, weil wir inder Schule mal die Formel ganz anders hatten, nämlich
0,5mvo²=0,5mv²+qU
also andersherum. Kann sich da jemand einen Reim draus machen?
[...] |
Ja, das wäre richtig. Die Formel ist doch die gleiche. Nur die Benennung ist anders.
| Zitat: |
[...] Wenn ein Elektron oder eine Probeladung, wie auch immer, im elektrischen Feld von A nach B verschoben wird, wird Arbeit verrichtet. W = F * s
[...] Wenn eine positive Probeladung jetzt entgegen der Feldrichtung verschoben wird, dann wird Arbeit verrichtet. ok. aber wenn diese positive Probeladung jetzt längs der Feldrichtung verschoben wird, wird dann auch Arbeit verrichtet? Es wird doch von der negativen Platte angezogen, inwiefern wird denn dann Arbeit verrichtet?[...] |
Wenn das Teilchen durch das Feld beschleunigt wird, ist die Kraft negativ, wenn es gegen das Feld bewegt wird, ist die Kraft positiv. Also wird in beiden Fällen Arbeit verrichtet. Einmal positive, einmal Negative. Die verrichtete Arbeit steckt als potentielle Energie im Teilchen. |
|
|
pusteblumchen
Anmeldungsdatum: 26.09.2010
Beiträge: 17
|
| pusteblumchen Verfasst am: 29. Sep 2010 22:41 Titel: |
|
|
das finde ich aber komisch.das ist ja hoffnungslos
| Zitat: | | Die Kraft wirkt in Richtung der Bewegung, da das Elektron ja eine Negative Ladung hat. Ja, die Potentielle Energie wird in Beschleunigungsarbeit umgesetzt. |
Wieso denn in Richtung der Bewegung? wenn man annimmt dass es sich um ein negativ geladenes Elektron handelt, welches von der negativen hin zur positiven platte bewegt wird, ist das dann nicht entgegen den Feldkräften. Die wirken doch immer von der positiven hin zu negativen platte? Und das Elektron bewegt sich genau entgegengesetzt oder hab ich das was falsch verstanden gerade?
| Zitat: | | Ein Elektron, dass zur positiv geladenen Platte bewegt wird, verliert Lageenergie, da es von der positiven Platte angezogen (und von der negativ geladenen abgestoßen) wird. |
aber ich dachte man wählt die negative Platte als Nullniveau. und wenn der abstand von der negativen Platte vergrößert wird, sich das Elektron wegbewegt, dann dachte ich, gewinnt es an potentieller Energie. In der Mechanik gewinnt ein Körper doch auch an ladeenergie je höher man ihn vom nullniveau anhebt oder nicht?
wenn ich jetzt diese formel umstellen um v herauszubekommen, dann
wäre das v = wurzel vo^2 + 2*e/m*U
nehm ich die andere Formel, würde da ja stehen:
v = wurzel vo^2 - 2*e/m*U
also irgendnen unterschied in der bedeutung muss da ja bestehen... das ist ja zum verzweifeln. |
|
|
pusteblumchen
Anmeldungsdatum: 26.09.2010
Beiträge: 17
|
| pusteblumchen Verfasst am: 30. Sep 2010 00:22 Titel: |
|
|
also das ist jetzt ein bisschen durcheinander, ich beschrieb mein Problem nochmal von neu.
Was mir wirklich noch Kopfzerbrechen bereitet ist folgendes.
Bewegt sich ein Probekörper immer entlang der Feldlinien, oder immer in Richtung der ihm entgegengesetzten Plattenladung??
ein positiver probekörper bewegt sich entlang den elektrischen feldlinien hin zu negativen Platte. Da bewegungsrichtung Richtung der feldkräfte entspricht wird er beschleunigt und gewinnt an kinetischer Energie, während er potentielle verliert. Wird in dem Fall überhaupt Arbeit verrichtet?
bewegt man einen positiven Probekörper entgegen der feldlinien also hin zu positiven Platte, also entgegen der Richtung der Feldkräfte, muss Arbeit aufgebracht werden, der Körper wird abgebremst, verliert an kinetischer Energie, gewinnt aber an potentieller Energie.
so und was ist mit einen negativ geladenen probekörper.
wohin würde der sich ohne eingreifen bewegen. entlang der Feldlinien, also zur negativen Platte hin, oder gemäß der Anziehungskraft entgegen der Richtung der feldkräfte? Wohl letzteres oder?
Dann würde er sich, als negativer geladener probekörper, hin zur positiven Platte bewegen, entgegen der Richtung der Feldkräfte, es muss also Arbeit aufgracht werden, er wird abgebremst..
das finde ich so komisch. dann würde er einmal aufgrund der Feldkräfte abgebremst werden, wenn er aber hin zur negativen Platte bewegt werden würde, würde er nicht auch abgebremst werden, aufgrund der gleichnamigen Ladung?
[/b] |
|
|
Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
|
| Chillosaurus Verfasst am: 30. Sep 2010 08:25 Titel: |
|
|
| pusteblumchen hat Folgendes geschrieben: | [...]
Bewegt sich ein Probekörper immer entlang der Feldlinien, oder immer in Richtung der ihm entgegengesetzten Plattenladung??
|
Ja, es sei denn du fügst Arbeit hinzu.
| Zitat: |
ein positiver probekörper bewegt sich entlang den elektrischen feldlinien hin zu negativen Platte. Da bewegungsrichtung Richtung der feldkräfte entspricht wird er beschleunigt und gewinnt an kinetischer Energie, während er potentielle verliert. Wird in dem Fall überhaupt Arbeit verrichtet? |
Ja: W=F*s=-qU
| Zitat: | [...][negativ geladener Körper] das finde ich so komisch. dann würde er einmal aufgrund der Feldkräfte abgebremst werden, wenn er aber hin zur negativen Platte bewegt werden würde, würde er nicht auch abgebremst werden, aufgrund der gleichnamigen Ladung?
[/b] |
Er würde nur abgebremst werden, wenn er zur gleichnamigen Platte bewegt wird. Die Kraft ist E*q und somit abhängig von Feldrichtung und Probeladung. Du hast wohl ein kleines Vorzeichenproblem? |
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
