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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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 physikgrundkurs Verfasst am: 01. Okt 2008 19:18 Titel: Plattenkondensator (Energiedichte; Kraft; Spannung) |
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Hallo!
Zuerst einmal möchte ich mich recht herzlich bei dem Moderator
"wishmoep" bedanken, der mir bei meiner ersten Frage so ausführlich geholfen hat, vielen Dank dafür!
Jetzt zur Aufgabe:
Zwei Kreisförmige Platten von  Durchmesser haben den Abstand  .
Berechnen Sie
a.) die Energiedichte bei  bzw. 
b.) mit welcher Kraft sich die Platten anziehen
c.) wie groß die Spannung ist, wenn die Platten bei der Kraft  abreißen?
zu a.) aus Fläche und Abstand die Kapazität ausrechnen und dann in = 1/2 \cdot C \cdot U^2) einsetzten?
zu b.) Ich kenne gar keine Formel für die Kraft...muss man da die Formel für die Feldstärke  umstellen nach  ? Aber wie würde es weiter gehen?
c.) Dort brauche ich ja auch erst wieder eine Formel mit der Kraft, ich kenne aber keine  ...also wie bei b.) verfahren, oder?
Ich kenne auch noch:  ...kann die auch helfen? 
Oder wie sieht das mit dem Coulomb'sche Gesetz aus? Nur so ein spontaner Einfall 
Vielen Dank schon einmal im Voraus |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 01. Okt 2008 22:25 Titel: Re: Plattenkondensator (Energiedichte; Kraft; Spannung) |
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| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: | Hallo!
Zuerst einmal möchte ich mich recht herzlich bei dem Moderator
"wishmoep" bedanken, der mir bei meiner ersten Frage so ausführlich geholfen hat, vielen Dank dafür!
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Bin zwar gar kein Mod aber egal 
| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: | | zu a.) aus Fläche und Abstand die Kapazität ausrechnen und dann in einsetzten? |
Warum nicht direkt:  
//Edit: Ups - hier habe ich glaube ich einen Fehler gemacht :-D - schon korrigiert
| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: | | zu b.) Ich kenne gar keine Formel für die Kraft...muss man da die Formel für die Feldstärke umstellen nach ? Aber wie würde es weiter gehen? |
Die auf einem Kondensator vorhandenen Ladung kann beschrieben werden durch  , bei  . Die Feldstärke wie gehabt mit  . Vielleicht kannst du erst die Formel komplett allgemein Aufstellen, vielleicht kürzt sich irgendwo etwas weg bzw. lässt sich zusammenfassen ;-).
| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: | | c.) Dort brauche ich ja auch erst wieder eine Formel mit der Kraft, ich kenne aber keine ...also wie bei b.) verfahren, oder? |
Gegenfrage - wassind 100cn? Also ich weiß es nicht!
| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: | | Ich kenne auch noch: ...kann die auch helfen? |
Naja, da müssten wir dann vermutlich mit einem Integral arbeiten, da dann die Feldstärke nicht konstant ist - es ist halt die Arbeit IM elektrischen Feld.
| physikgrundkurs hat Folgendes geschrieben: |
Oder wie sieht das mit dem Coulomb'sche Gesetz aus? Nur so ein spontaner Einfall |
Ganz böse. Für welche Felder gilt das Coulomb'sche Gesetz? Das Feld heißt zwar auch Coulomb-Feld, aber wie heißt es neben diesem Namen? Wie sieht das Feld in einem Plattenkondensator aus, abgesehen von den Rändern. |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 13:33 Titel: |
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zu a.)
Formel von wishmoep habe ich jetzt verstanden, ich setze ein, nachdem ich alles umgeformt habe:
=1)
^2= 2,49 \frac {J}{m^3})
^2= 9,96 \frac {J}{m^3})
stimmt das?
zu b.)
 \cdot \frac{A}{d})
 \cdot \frac{A}{d} \cdot U \cdot E | E= \frac {U}{d})
 \cdot \frac{A}{d} \cdot U \cdot \frac {U}{d})
 \cdot \frac{A \cdot U^2}{d^2})
So, ich habe alle Werte bis auf U...U ist ja E mal d, aber dann habe ich ja die Feldstärke wieder nicht....
c.) das schau ich mir jetzt nochmal an. |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 13:54 Titel: |
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zu c.)
also 100cn kenne ich auch nicht, aber es war auch eein Tippfehler von mir es sollen  sein, die ja dann  sind.
Ich glaube, da warte ich mal auf Vorschläge zu b.), denn dann könnte ich die Formel aus b.) umstellen nach  , wenn ich eine Formel für kenne. |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 13:56 Titel: |
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Schau dir bitte noch einmal a an - hast du vielleicht das Quadrieren vergessen? Und schreib bitte auch in Nebenrechnungen Einheiten mit auf - dann erkennst du was sich wie wegkürzt/stehenbleibt, und dein Lehrer kann dir auch keine Punkte deswegen abziehen; denn ich habe gelernt - für Mathe gilt: Setzt man einmal Einheiten in die Gleichung ein muss man alles mit Einheiten rechnen; für die Physik gilt: Einheiten immer einsetzen!
P.S. Centi-Newton? Hört sich ja pervers an :-D
Und was machen die senkrechten Striche in deiner Gleichung?
Für Brüche kannst du in Latex folgendes Benutzen:
| Code: | | \frac{ZÄHLER}{NENNER} |
Oder wolltest du gar einfach nur die Formeln trennen? Dazu benutzt man am besten ein Semikolon
| Code: | Abstand Semikolon Abstand
\; ; \; |
Und die Spannung hast du doch gegeben mit 3 bzw. 6 Kilovolt - nicht?
Zweites P.S.: Für Epsilon_0 würde ich die Einheit Farad pro Meter, oder Ampere-Sekunde durch Volt-meter empfehlen. Letzte ist die "grundlegendste". |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 14:08 Titel: |
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Okay, ich habs mit dem Quadrieren eingesehen, ist mir übrigens auch selber noch aufgefallen und habs dann verbessert.
Müsste so jetzt stimmen, hoffe ich...
Einheiten hab ich ja schon bei der letzten Aufgabe gemacht, hab ich nicht mehr dazu geschrieben, ja ich weiß, es würde Punktabzüge geben
Ja, stimmt das denn nicht mit 
Ja, ich wollte dir Formeln nur trennen, danke!
Die Spannungen bezogen sich doch nur auf die Aufgabe a.)...kann man die denn dann für b.) überhaupt benützen?
zu c.) wenn man die Spannungen nützen könnte, dann wäre es bei c.) ja nur reines Formelumstellen aus b.), oder?
Danke im Voraus für die Antwort, melde mich gleich wieder... |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 14:12 Titel: |
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100 Centi-Newton wären ein Newton, ja.
Warum sollte man sie nicht benutzen können?
Wenn keine Spannung an dem Kondensatore anliegt, besteht ja auch kein elektrisches Feld und die Platten ziehen sich (elektrisch gesehen) nicht an; also wirst du zwangsweise genötigt die Spannungen von 3/6 Kilovolt zu nehmen
Bei C darfst du die Spannungen nicht benutzen, da ja da eine Spannung gesucht wird, dafür haben wir aber eine Kraft gegeben; umstellen - richtig.
P.S. Was sagt du nun zu den Überlegungen mit der Arbeit? Und wie steht es mit dem Herrn Coulomb? Kannst du meine Fragen da beantworten? |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 15:14 Titel: |
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| Zitat: | | Das Coulombsche Gesetz (nach Charles Augustin de Coulomb, 1785) bildet die Basis der Elektrostatik und beschreibt die Kraft zwischen zwei kugelsymmetrisch verteilten elektrischen Ladungen.Es besagt, dass der Betrag dieser Kraft proportional zum Produkt der beiden Ladungsmengen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der Kugelmittelpunkte ist. Quelle: wikiepdia.de |
| Zitat: | | Wie sieht das Feld in einem Plattenkondensator aus, abgesehen von den Rändern. |
Das Feld, welches wir hier haben ist ja nicht radial, wir haben ja keine Kugel, sondern nur kreisförmige Platten, also stimmt ja, kann ich nicht benutzen
Ja, zu deinem Integral, also ich weiß nicht wirklich was das ist, wir haben das noch nicht durch genommen, mir schwebte nur so vor, dass man die b.) und c.) auch über diese Formel mit der Arneit machen könnte, aber jetzt habe ich ja den anderen Weg, ich schreib jetzt noch mal alles hin von b.) und c.) mit Lösungen... |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 15:20 Titel: |
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Es ist nicht radial-symmetrisch, was ist es denn?! |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 16:14 Titel: |
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Es ist homogen, da die Kraft in jedem Punkt des elektr. Feldes dem Betrag und der Richtung nach konstant ist.
(vermutliche) Lösung aus a.):
Für 3kV:
Für 6kV:
 Auf Grund des Quadrierens wird der Wert für 6kV vier mal so groß wie der für 3kV.
(vermutliche) Lösung aus b.):
Für 
Für 
Einheiten (Ich mag lieber bei meiner Einheit für epsilon bleiben; hab mich da schon i-wie dran gewöhnt)
wobei gilt:  und sich  wegkürzen lässt
nach einsetzten von ergibt sich
es gilt wieder  also bleibt noch
Okay J/m ergibt ja N ...hab ich also auch raus...stimmt en dann a und b?
Zuletzt bearbeitet von physikgrundkurs am 02. Okt 2008 16:25, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 16:19 Titel: |
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Radius und Kraft sind bei dir irgendwie dimensionslos (Einheiten! ).
Ich habe nicht nachgerechnet, scheint richtig zu sein.
Kannst du c auch lösen?
Für die Einheit der Kraft (man sollte einfach so weit wie möglich SI-Einheiten benutzen, obwohl ich mit dem Benutzen von Coulomb schon wieder geschludert habe!):
Zuletzt bearbeitet von wishmoep am 02. Okt 2008 16:27, insgesamt einmal bearbeitet |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 16:27 Titel: |
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also sind b.) und a.) schon einmal fertig, oder stimmen die Werte nicht?..
Ich mache jetzt mal c.) |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 16:38 Titel: |
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zu c.)
Ausgangsformel:
Das Umstellen habe ich im Heft und hier nicht nochmal gemacht, ist aber auch eig. eindeutig.
 \cdot A}})
Kommt das Ergebnis hin? Ich meine jetzt erstmal ohne Einheitenrechnung. |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 17:05 Titel: |
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Ich komme auf rund 6,32kV mit folgender Gleichung:
Umgestellt nach U:
Ich mache mal direkt die Einheiten.
Aus:
erhalten wir für F:
Ich gehe stark davon aus, dass du Rundungsfehler gemacht hast - unter anderem deswegen stellt man eine zur Gänze allgemeine Formel im besten Fall auf und tippt dann alles in den TR ein |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 17:17 Titel: |
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Jap, du hast es wahrscheinlich ganz genau, ich hab ja noch gerundete Werte besonders beim Flächeninhalt genommen, hast du denn bei a.) und b.) auch etwa das gleiche raus wie ich? |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 02. Okt 2008 17:20 Titel: |
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Jo kommt hin!
Kommst du mit der Herleitung der Einheit auch zurecht? |
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physikgrundkurs
Anmeldungsdatum: 01.10.2008
Beiträge: 124
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| physikgrundkurs Verfasst am: 02. Okt 2008 17:27 Titel: |
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Ja, das habe ich alles hinbekommen, vielen Dank für deine Hilfe!!!! Ohne deine Hilfe hätte ich das nie geschafft!
Klingt zwar wie ne Floskel, aber das stimmt schon.
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