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Schweben einer Ladung zwischen zwei Kondensatorplatten
 
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chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
Beiträge: 215

Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 16:51    Titel: Schweben einer Ladung zwischen zwei Kondensatorplatten Antworten mit Zitat

Hallo,

ich sitze hier an folgendem Problem:

Ein Wattestück hat 0.01 g Masse und ist mit 0.1 nC geladen. Wie groß müsste die Spannung zwischen waagerecht liegenden Kondensatorplatten vom Abstand 20 cm sein, damit das Wattestück darin schwebt?

Da ein homogenes Feld vorliegt, gilt ja:




Ich habe mir überlegt, über den freien Fall daran zu gehen, also herauszufinden, wie groß die (Höhen?)Energie sein muss, damit das Wattestück in der Mitte zwischen den beiden Platten (Höhe 10 cm) schwebt.

Dann würde ich über diese Energie und die Formel für die kinetische Energie / die Arbeit die Spannung herausfinden.

Ist das der richtige Ansatz?
wishmoep



Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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Beitrag wishmoep Verfasst am: 30. Sep 2008 16:56    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde es kürzer vorschlagen.

-> Wir haben die Masse um eine Kraft auszurechnen, welche?
-> Wir haben einen Teil, der nötig ist, um die Kraft auf eine Ladung in einem el. Feld auszurechnen.

Wo dabei das Wattestück zwischen den Platten ist, in der Mitte - bei 3/4 - bei 1/4 - ziemlich egal.
chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
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Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 17:03    Titel: Antworten mit Zitat

Also muss auf das Wattestück die Kraft im elektrischen Feld wirken, die es zur Erde zieht?
wishmoep



Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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Beitrag wishmoep Verfasst am: 30. Sep 2008 17:06    Titel: Antworten mit Zitat

Nein - du willst es doch nciht weiter beschleunigen, oder?

Wenn die Kondensatoren horizontal in der Waagerechten sich parallel zu einander befinden, dann sollte man annehmen, dass, um es zum Schweben zu bringen, der Plus-Pol unten ist, und der Minus-Pol oben, damit die Feldlinien von unten nach oben gehen.

Welche Kraft soll ausgeglichen werden? Welche Kraft zieht das Wattestück nach unten?
chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
Beiträge: 215

Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 17:08    Titel: Antworten mit Zitat

Also, es zieht die Gewichtskraft das Wattestück nach unten:




Im elektrischen Feld muss nun die Feldstärke so groß sein, dass diese Kraft auf das Wattestück wirkt, richtig?

Und mit dieser Feldstärke kann ich dann die Spannung berechnen?
wishmoep



Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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Beitrag wishmoep Verfasst am: 30. Sep 2008 17:12    Titel: Antworten mit Zitat

Jo - und noch ein Tip: Anstatt viele Nullen hinter das Komma zu schreiben, schreib besser mit 10er-Potenzen:

chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
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Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 17:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ich komme dann auf eine Spannung von 1962 kV, stimmt das?
wishmoep



Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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Beitrag wishmoep Verfasst am: 30. Sep 2008 17:30    Titel: Antworten mit Zitat

chell hat Folgendes geschrieben:
Ich komme dann auf eine Spannung von 1962 kV, stimmt das?




Fast smile Ich denke du hast irgendwo eine null vergessen - hast du es mit Zehnerpotenzen gerechnet oder mit Komma Nullstellen...
chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
Beiträge: 215

Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 17:39    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hatte mit Kommas gerechnet und wirklich einen Fehler drin, jetzt komme ich auf dasselbe Ergebnis wie du.

Wissenschaftliche Schreibweise ist für mich recht ungewohnt und ich habe Angst, damit Fehler zu machen.
wishmoep



Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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Beitrag wishmoep Verfasst am: 30. Sep 2008 17:50    Titel: Antworten mit Zitat

Einfach etwas Gewöhnungssache - aber wir haben ja gerade schon ein Beispiel gehabt, dass du einen Fehler damit hattest...

Aber gut daran ist z.B., dass man auch sehr gut bzw. sehr sicher von z.B. mm^3 auf m^3 umrechnen kann.



Ich denke du hast eine Formelsammlung? Wenn nicht, leg dir eine zu smile ist immer hilfreich - ich kann da das große Tafelwerk von Cornelsen empfehlen - ist von Mathe über Physik bis zur Chemie alles drin.
Da stehen auch die verschiedenen Zehnerpotenzen und die "Worte" für diese drin.
chell



Anmeldungsdatum: 19.02.2007
Beiträge: 215

Beitrag chell Verfasst am: 30. Sep 2008 18:31    Titel: Antworten mit Zitat

Das Tafelwerk hab ich ;-) Trotzdem Danke für den Tipp!
Thomas-07



Anmeldungsdatum: 02.05.2013
Beiträge: 60

Beitrag Thomas-07 Verfasst am: 12. Mai 2013 20:58    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich habe auch eine sehr ähnliche Aufgabe zu lösen s. Bild.

Mein Vorgehensweise ist folgende:

Da die Gewichtskraft das Öltröpfchen nach unten zieht, muss die elektrische Kraft gleich der Gewichtskraft sein, um sie zu neutralisieren.

So habe ich zuerst die Gewichtskraft berechnet:












So müsste es doch stimmen oder?

Aber die Feldstärke E scheint mir sehr gering zu sein, kommt es hin?

Danke vorab.

Gruß



ltropf_plattenkondensator.jpg
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GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14852

Beitrag GvC Verfasst am: 12. Mai 2013 23:55    Titel: Antworten mit Zitat

Thomas-07 hat Folgendes geschrieben:
Aber die Feldstärke E scheint mir sehr gering zu sein,


Wie kommst Du zu dieser Einschätzung? Was ist Dein Vergleichsmaßstab?
Thomas-07



Anmeldungsdatum: 02.05.2013
Beiträge: 60

Beitrag Thomas-07 Verfasst am: 13. Mai 2013 00:08    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

@GvC du hast mich schon wieder erwischt ;-)

Ups, ich hatte die übersehen und dachte, es wäre nur 1 komme noch was Schläfer

Trotz deiner Erklärung bin ich noch etwas unsicher im Umgang mit diesen Größen, aber ich hoffe, dass ich sie langsam besser einordnen kann.

Danke Dir
Liebe Grüße
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14852

Beitrag GvC Verfasst am: 13. Mai 2013 01:13    Titel: Antworten mit Zitat

Thomas-07 hat Folgendes geschrieben:
Ups, ich hatte die [tex]10^5[/tex] übersehen und dachte, es wäre nur 1 komme noch was ...


Selbst wenn es eine Felstärke von nur 1,5V/m wäre, was ist der Vergleichsmaßstab? Stell' Dir - zumindest theoretisch - ein Öltröpfchen mit einer Masse von vor. Das würde auch bei dieser "niedrigen" Feldstärke schweben.
Thomas-07



Anmeldungsdatum: 02.05.2013
Beiträge: 60

Beitrag Thomas-07 Verfasst am: 13. Mai 2013 12:10    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

aha ok, wie gesagt, ich muss erstmal ein Gefühl für diese Größen entwickeln und die Grundlagen etwas sicher beherschen, dann weiß ich hoffentlich mehr, ansonsten habe ich eigentlich keine genaue Richtgröße an die ich die Zahlen messen kann - meine Vergleiche sind eher "gefühlsmäßig" und wie du sieht, liege ich leider daneben grübelnd

Danke für deine Erklärungen und Tipps

Gruß
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