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pascal1
Anmeldungsdatum: 19.01.2008
Beiträge: 16
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 pascal1 Verfasst am: 19. Jan 2008 13:29 Titel: 4 Punktladungen |
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HI leute,
freue mich euch begrüßen zu können und hoffe, dass es eine Lehrreiche Zeit für mich wird.
Ich hänge an einer Aufgabe fest, bei der logisches Vorgehen irgendwie ein Ende hat:
Ich hoffe ihr könnt mir hierbei weiterhelfen und sagen ob mein Lösungsansatz sitmmt 
Die Aufgabe lautet so:
| Zitat: | An den Ecken eines Quadrats befinden sich Punktladungen, wobei Q=4C sei. (Seitenlänge a=1m)
- Bestimmen sie die horizontale und vertikale Komponente der resultierenden Kraft auf die Ladung in der rechten unteren Ecke des Quadrats |
Mein Ansatz:
Ich würde das ganze jetzt erstmal vektoriell lösen.
Aber kann man die Ladungen einfach so zusammenaddieren?
z.B Ladung B+D = -4C + 8C = -12 C?
Oder muss die Kraft mit dem Colomb'schen Gesetz berechnen?
* (\frac{Qb*Qd}{1²}))
Falls die Variante mit dem addieren richtig ist, dann wäre ja
C+D = -2C+2C = 0C
sprich ich müsste keinen Vektorpfeil zeichen.
Im zweiten Anhang seht ihr meine Zeichnung, wenn ich die Addier-Variante benutze.
Ist das nun richtig oder grob falsch?
gruß pascal1
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 20. Jan 2008 01:36 Titel: |
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Ich bin für : "Alle drei Kräfte einzeln ausrechnen und dann vektoriell addieren" 
Wie das vektorielle Addieren geht, scheinst du schon gut zu wissen, nur hast du in deinem Beispiel erst zwei der drei Kräfte eingezeichnet.
Und denk am besten immer dran, auch unterwegs alle Einheiten mit dazuzuschreiben, Kräfte müssen die Einheit N haben, wenn du die Einheiten alle richtig gerechnet hast
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pascal1
Anmeldungsdatum: 19.01.2008
Beiträge: 16
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| pascal1 Verfasst am: 21. Jan 2008 19:08 Titel: |
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hi dermarkus,..
danke für den Tip
Habe die einzelnen Kräfte jetzt ausgerechnet.
nach der oben genannten Formel:
Dafür habe ich für
F1= 2,87x10^11 N
F2= -2,03x10^11 N
F3= -5,75x10^11N
herausbekommen und das ganze eingezeichnet.
Nachdem ich die resultierende Kraft mit 3 Vektoren gezeichnet habe, habe ich die Vertikale und horzizontale Komponente via Paralellogramm eingezeichnet.
HOffe es sieht richtig aus 
Edit:
Falls das richtig ist hätte ich noch eine Verständnisfrage bei der Aufgabe b:
| Zitat: | | Bestimmen sie die Richtung und den Betrag der elektrischen Feldstärke im Schnittpunkt der Diagonalen des Quadrats |
Ich habe jetzt die Feldstärken der 4 Eckpunkte mit
dieser Formel ausgerechnet:
Im nenner Wurzel 2 * 0.5 müsste ja die Distanz von Eckpunkt zu Schnittpunkt sein.
E1= 5,08*10^10
E2= - 5,08*10^10
E3= 0,1*10^10
E4= -0,1*10^10
Meine Frage:
Der Schnittpunkt, muss man davon ausgehen, dass der Schnittpunkt eine Probeladung ist die entweder positiv oder negativ geladen ist, oder muss ich da ganz anders vorgehen.
Weil sonst würde ich die vektoren einfach einzeichen und die Länge abmessen.
Die Länge entspricht ja dem Betrag!?
gruß pascal1
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 22. Jan 2008 14:26 Titel: |
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Mir scheint, du hast den Rechenweg in der ersten Teilaufgabe nun schon richtig verstanden.
Schau allerdings noch mal deine drei Kräfte an, bei der Berechnung einer dieser drei Kräfte hast du einmal an einer Stelle ein Quadrieren vergessen.
Tipp: Hilft es dir, die Rechnung noch viel übersichtlicher und einfacher zu machen, wenn du alle Kräfte zuerst als Formel ausrechnest, und dann erst ganz zum Schluss die konkreten Werte Q=4 C und a = 1 m und epsilon= ... sowie pi = ... einsetzt?
Im zweiten Teil überrascht es mich, dass deine Werte von E so stark unterschiedlich sind. Hast du da vielleicht auch nur einfache Rechenfehler gemacht?
Wenn du magst, kannst du dir gerne vorstellen, dass da in der Mitte eine kleine Probeladung sitzt. Wann spielt das Vorzeichen dieser Probeladung eine Rolle? Wenn du das elektrische Feld der anderen Ladungen an ihrem Ort ausrechnen willst, oder wenn du die Kraft der anderen Ladungen auf die Probeladung ausrechnen willst?
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pascal1
Anmeldungsdatum: 19.01.2008
Beiträge: 16
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| pascal1 Verfasst am: 22. Jan 2008 17:33 Titel: |
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Hi
danke für die Tips: ich habe in der ersten Aufgabe tatsächlich das Quadrieren im Nenner vergessen (Wurzel 2).
Nach neuer Berechnung habe ich nun:
F2= -1,44*10^11 N
Somit sieht meine resultierende Kraft auch ganz anders aus.
| Zitat: |
Tipp: Hilft es dir, die Rechnung noch viel übersichtlicher und einfacher zu machen, wenn du alle Kräfte zuerst als Formel ausrechnest, und dann erst ganz zum Schluss die konkreten Werte Q=4 C und a = 1 m und epsilon= ... sowie pi = ... einsetzt? |
das verstehe ich nicht ganz, wie ich mit Formeln alleine rechnen soll.
Die Formel für die Kraft lautet
(1/4pi *epsilon) * Q1/r²
Und in diese Formel setzte ich meine Zahlenwerte Q=4C und a = 1m ein
das ist doch schon übersichtlich oder nicht?
Habe die Feldstärken jetzt nocheinmal durchgerechnet und neue Werte bekommen.
E1 (mit Q=4C) = 7,19*10^10
E2 (mit Q=-4C) = - 7,19*10^10
E3 (mit Q=8C) = 1,44*10^11 --> 14,4*10^10
E3 (mit Q=-8C) = -1,44*10^11 --> -14,4*10^10
Das müsste jetzt eigentlich stimmen.
| Zitat: |
Wenn du magst, kannst du dir gerne vorstellen, dass da in der Mitte eine kleine Probeladung sitzt. Wann spielt das Vorzeichen dieser Probeladung eine Rolle? Wenn du das elektrische Feld der anderen Ladungen an ihrem Ort ausrechnen willst, oder wenn du die Kraft der anderen Ladungen auf die Probeladung ausrechnen willst? |
Also wenn ich das jetzt richtig verstanden habe spielt die Ladung eine Rolle, wenn man die Kraft zwischen einer Ladung und einer Probleladung ausrechnen will, da sich gleich geladene Ladungen abstoßen und ungleichartige Ladungen sich anziehen.
Aber das gilt doch auch für das elektrische Feld?
Bei dem elektrischen Feld bin ich Überfragt:
habe aber diesen satz gefunden
| Zitat: |
In einem elektrischen Feld wird eine positive Ladung entlang der Feldlinie in Feldrichtung (von + nach -) beschleunigt |
Die Ladung spielt in dem Fall also doch eine Rolle.
Trotzdem weiß ich immernoch nicht wie ich das einzeichnen soll.
Müsste ich jetzt E1 und E4 , sowie E2 und E3 addieren?
Somit hätte ich zwei neue Vektorpfeile:
E1+4= -7,21 V/m
E2+3= +7,21 V/m
Zeichnung liegt bei
oder ist das käse was ich gemacht habe?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 22. Jan 2008 19:37 Titel: |
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Nun sehen deine Kräfte und die Werte für die E's besser aus
| pascal1 hat Folgendes geschrieben: |
das verstehe ich nicht ganz, wie ich mit Formeln alleine rechnen soll.
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Na, stell dir mal vor, du würdest diese Aufgabe bekommen, aber die Werte Q=4C und a=1 m wären noch nicht als bekannt gegeben. Könntest du dann trotzdem eine Skizze machen, in der die resultierende Kraft genau die richtige Richtung hat?
Und ist dir schon aufgefallen, dass von den drei Kräften eine genau doppelt so groß und eine weitere genau viermal so groß ist wie die restliche der drei Kräfte? Diese Sorte Überblick bekommt man viel leichter, wenn man die Zahlenwerte erst am Ende einsetzt
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Welches Vorzeichen eine Probeladung hat, spielt natürlich keine Rolle für das Vorzeichen des elektrischen Feldes, das die anderen Ladungen an diesem Punkt machen. Das Vorzeichen der Probeladung wirkt sich nur auf die Richtung der Kraft auf diese Ladung und demnach auch der Beschleunigung dieser Ladung aus.
Und ja, die vier E-Feld-Vektoren addierst du dann einfach zum gesamten elektrischen Feldvektor. Magst du nochmal überprüfen, ob du die Richtungen dieser E-Felder richtig eingezeichnet hast?
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pascal1
Anmeldungsdatum: 19.01.2008
Beiträge: 16
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| pascal1 Verfasst am: 22. Jan 2008 22:56 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | Nun sehen deine Kräfte und die Werte für die E's besser aus
Und ja, die vier E-Feld-Vektoren addierst du dann einfach zum gesamten elektrischen Feldvektor. Magst du nochmal überprüfen, ob du die Richtungen dieser E-Felder richtig eingezeichnet hast? |
Angenommen die Werte stimmen jetzt, so würde ich jetzt den Gesamt-Vektor genau in die entgegengesetze Richtung zeichnen mit der Begründung:
Die Probeladung ist positiv geladen. Bringt man eine Probeladung in ein elektrisches Feld, dessen Punktladung negativ ist, so ist die Richtung der Feldlinie immer von + nach -.
In unserem Fall sind beide negativen Punktladungen auf der rechten Seite von der Punktladung aus gesehen.
Deshalb würde der Vektorpfeil so ausehen
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Eres
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 22. Jan 2008 23:00 Titel: |
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Einverstanden
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pascal1
Anmeldungsdatum: 19.01.2008
Beiträge: 16
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| pascal1 Verfasst am: 23. Jan 2008 22:46 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Einverstanden |
 sehr schön und noch mal ein großes dankeschön,.. blicke in das Thema aufjedenfall besser durch als vorher, falls ich doch noch mal probleme haben sollte, weiß ich ja was ich machen muss 
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