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physiklkneu
Anmeldungsdatum: 29.08.2010
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 physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 12:38 Titel: Feldstärke zwischen Kondensatorplatten |
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Meine Frage:
An einem 2m langen Faden hängt eine mit 2nC aufgeladene Kugel mit der masse 0,5g zwischen 2 Kondensatorplatten.Die Kugel wird 2cm ausgelenkt! Wie groß ist die Feldstärke?
Meine Ideen:
Die Formel zur Berechnung der Feldstärke ist E=F/q -> F ist proportional zu q! Gegeben ist masse der Kugel 0,5g(5*10^-4) und sie ist aufgeladen mit 2nC
(2*10^-9)
Formeln:E=U/d
U berechnet man mit F*d/q=U
d und q sind gegeben aber die Kraft fehlt!Aber wir wissen dass F proportional zu q ist ? Was bedeutet das eigentlich genau?
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 13:09 Titel: Re: Feldstärke zwischen Kondensatorplatten |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
An einem 2m langen Faden hängt eine mit 2nC aufgeladene Kugel mit der masse 0,5g
...
aber die Kraft fehlt! |
Die Kraft erhältst Du, wenn Du überlegst, wie Du die 0,5g an einem 2m langen Faden um 2cm auslenken kannst.
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physiklkneu
Anmeldungsdatum: 29.08.2010
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 13:18 Titel: |
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Kann ich die Kraft mit der Formel der potenziellen Energie herauskriegen?
D.h. Epot=m*g*h
->0,0005*9,81*2?
Aber 0,5g muss ich noch in kg umwandeln d.h 0,0005kg?
Zuletzt bearbeitet von physiklkneu am 29. Aug 2010 13:25, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 13:23 Titel: |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | Kann ich die Kraft mit der Formel der potenziellen Energie herauskriegen?
D.h. Epot=m*g*h
->0,5*9,81*2? |
Ja schon, aber h ist nicht 2cm oder gar 2m - und schreib doch bitte immer die Einheiten dazu, Du ersparst Dir so viele Fehler.
Findest Du h heraus, dann könntest Du mit der Formel F berechnen?
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physiklkneu
Anmeldungsdatum: 29.08.2010
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 13:28 Titel: |
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Ja ich hab das jetzt extra ohne die Einheiten geschrieben ich weiß dass die Einheiten dazu gehören:). Man kann sich ja ein Bild dazu machen, genauer gesagt ein dreieck.Dann hat man ja 2 seiten schon gegeben 2cm und 2m die dritte seite kann man dann mit dem satz des pythagoras ausrechnen  ?
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 13:30 Titel: |
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Bravo! Und h=?, F=?
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physiklkneu
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 13:42 Titel: |
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Die Hypothenuse ist gesucht,d.h. a^2+b^2=c^2
h=(2m)^2+(0,002m)^2
h=4,000004m
Epot=0,0005kg*9,81m/s^2*4,000004m
Epot=0,0196Nm?
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 13:45 Titel: |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | Die Hypothenuse ist gesucht,d.h. a^2+b^2=c^2
((2m)-h)²=(2m)²-(2cm)²
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h ist die Höhe, um die die 0,5g angehoben werden h = 0,1mm
Und F = ?
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physiklkneu
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 14:02 Titel: |
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Kannst du mir mal bitte die genaue Rechnung aufschreiben wie du h ausgerechnet hast?
Epot=F*s ->F=Epot/s
0,0196/0,002m
F=9,8N
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isi1
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physiklkneu
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 15:39 Titel: |
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ja h ist 0,1mm oder 0,000001m
um F auszurechnen muss ich also
F=4,905*10^-9/2*10^-2 rechnenn?
F=2,4525*10^-7
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isi1
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 15:42 Titel: |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | ja h ist 0,1mm oder 0,000001m
um F auszurechnen muss ich also
F=4,905*10^-9/2*10^-2 rechnenn?
F=2,4525*10^-7 |
Bravo!
und E = ?
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physiklkneu
Anmeldungsdatum: 29.08.2010
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 15:46 Titel: |
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122,625!?  in was wird die el. Feldstärke nochmal gemessen?
Danke schön für deine Hilfe
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 15:46 Titel: |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | 122,625!? :) in was wird die el. Feldstärke nochmal gemessen?
Danke schön für deine Hilfe :) |
in Volt pro Meter
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physiklkneu
Anmeldungsdatum: 29.08.2010
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| physiklkneu Verfasst am: 29. Aug 2010 15:48 Titel: |
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122,625V/m
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 15:51 Titel: |
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| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | | 122,625V/m :) |
Komisch, ich bekomme auf meinem TR 12,26kV/m
Zeig mal bitte, wie Du gerechnet hast.
Edit: Ah, hier sind noch Potenzfehler:
| physiklkneu hat Folgendes geschrieben: | ja h ist 0,1mm oder 0,000001m
um F auszurechnen muss ich also
F=4,905*10^-9/2*10^-2 rechnenn?
F=2,4525*10^-7 |
Du musst mit Einheiten wirklich rechnen, nicht einfach hinschreiben. Ich mach es Dir mal vor .... kommt gleich.
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 16:16 Titel: |
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Kürzen:
Man kann auch rechnen: µ/n=k
Noch Einheiten: kN m/(A s m)=(kV A s)/ (A s m)= kV/m
Edit isi: GvCs Anregungen berücksichtigt, Potentielle Energie 2*m*g*h=F*s
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Zuletzt bearbeitet von isi1 am 29. Aug 2010 23:27, insgesamt einmal bearbeitet |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 29. Aug 2010 18:45 Titel: |
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Komisch, ich bekomme genau das Doppelte raus, nämlich 24,5kV/m, allerdings mit sehr viel einfacherer Rechnung. Ich verstehe auch Deine erste Formel, isi1, im letzten Beitrag nicht. Wo kommen die 10mm im Nenner des letzten Bruches her. Irgendwie ist mir die Berechnung über die potentielle Energie bei diesen kleinen Energiebeträgen auch nicht geheuer.
Wenn ich in Deine Skizze, isi1, an der Kugel die Gewichtskraft nach unten, die Feldkraft nach rechts und die Resultierende in Richtung des ausgelenkten Fadens einzeichne, habe ich bereits alles, was ich brauche, um mit Hilfe ähnlicher Dreiecke die Feldkraft bestimmen zu können. Die muss ich nur noch durch die Ladung dividieren.
mit l = Fadenlänge, d = Auslenkung
Dabei habe ich die Verkürzung der senkrechten Kathete des großen Dreiecks gegenüber der Fadenlänge einfach mal vernachlässigt (Fehler 5*10^-3 % = fünf Tausendstel Prozent = 0,05 Promille, einfach lächerlich).
Ich finde, einfacher geht's nicht. Eigentlich ist es fast schon trivial.
Wenn man in diese Gleichung einfach mal die Ziffern (ohne Größenordnung und Einheiten) einsetzt, sieht man sofort, dass eine Ziffernfolge von etwa "25" rauskommen muss (dabei habe ich für m die Ziffer 5 - wegen m = 0,5g -, für g die Ziffer 1 - wegen g~10m/s² -, für d,q und l jeweils die Ziffer 2 - wegen d = 2cm, q = 2nC, l = 2m - eingesetzt).
Unter Berücksichtigung der Einheiten und der Zehnerpotenzen kommt dann halt eine Feldstärke von E = 24,5kV/m raus.
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 29. Aug 2010 23:13 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wo kommen die 10mm im Nenner des letzten Bruches her. Irgendwie ist mir die Berechnung über die potentielle Energie bei diesen kleinen Energiebeträgen auch nicht geheuer. |
Die 10mm, GvC, sind gleich 1cm - ich habe den Erweiterungsbruch nur aufgeführt, um zu zeigen, wie man (nachvollziehbar) die Einheiten umrechnet.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | .. um mit Hilfe ähnlicher Dreiecke die Feldkraft bestimmen zu können. Die muss ich nur noch durch die Ladung dividieren.
mit l = Fadenlänge, d = Auslenkung
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Ja, GvC, das überzeugt mich. Ich wollte die von physikneu vorgeschlagene Rechnung über die Energie nachvollziehen und habe nicht weiter gedacht.
Die Energie, die bei dem Weg der Ladung durch d entsteht wird offenbar zur Hälfte in h*m*g umgesetzt, der Rest ist die entstehende Schwingung, die wohl in Wärme umgesetzt wird.
| Beschreibung: |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 30. Aug 2010 00:32 Titel: |
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[quote=isi1"]Die Energie, die bei dem Weg der Ladung durch d entsteht wird offenbar zur Hälfte in h*m*g umgesetzt, der Rest ist die entstehende Schwingung, die wohl in Wärme umgesetzt wird.[/quote]
Nee, das glaube ich nicht. Mit Schwingungen und Wärme hat das wohl weniger zu tun als mit "Federspannenergie", wobei die Federkonstante sehr sehr groß ist (D--->unendlich). Die andere Hälfte der Energie steckt also im Faden.
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 30. Aug 2010 11:05 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Energie, die bei dem Weg der Ladung durch d entsteht wird offenbar zur Hälfte in h*m*g umgesetzt, der Rest ist die entstehende Schwingung, die wohl in Wärme umgesetzt wird. |
Nee, das glaube ich nicht. Mit Schwingungen und Wärme hat das wohl weniger zu tun als mit "Federspannenergie", wobei die Federkonstante sehr sehr groß ist (D--->unendlich). Die andere Hälfte der Energie steckt also im Faden. |
Das ist ein anregender Gedanke - oder nimmst Du mich auf den Arm?
Du meinst also:
^2}{2}) ... mit D-->∞ und Δl-->0
Ich hatte schon überlegt, ob man die Schwingung vermeiden kann, indem man das E-Feld langsam von 0 bis Eo steigen lässt. Die Energie ist dann nicht
 sondern unter Verwendung Deiner Formel =\frac{m\cdot g\cdot x}{l})
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 30. Aug 2010 11:16 Titel: |
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| isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Das ist ein anregender Gedanke - oder nimmst Du mich auf den Arm? |
Natürlich nicht! Es ist die einzige Möglickeit, die ich mir vorstellen kann. Überall, wo mechanische Spannung existiert, existiert auch eine Energiedichte. Tatsächlich ist die Energiedichte die mechanische Spannung.
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 30. Aug 2010 11:41 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Das ist ein anregender Gedanke - oder nimmst Du mich auf den Arm? |
Natürlich nicht! Es ist die einzige Möglickeit, die ich mir vorstellen kann. Überall, wo mechanische Spannung existiert, existiert auch eine Energiedichte. Tatsächlich ist die Energiedichte die mechanische Spannung. |
Was mich wunderte, GvC, ist, dass es genau die Hälfte der Energie ist, die nicht mehr auffindbar ist.
Das erinnert an die Kondensatorumladung, bei der auch die Hälfte der Energie verloren geht, wenn man einen vollen Kondensator mit einem leeren verbindet.
Das mit dem 'auf den Arm nehmen' schrieb ich wegen
^2}{2}=D\cdot \Delta l \cdot \frac{\Delta l}{2} = F_{Faden} \cdot \frac{\Delta l}{2} )
Und  ist ja bekannt.
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fuss
Anmeldungsdatum: 25.05.2010
Beiträge: 519
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| fuss Verfasst am: 07. Sep 2010 20:07 Titel: |
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ich möchte das Thema Epot*2 kurz noch mal aufwärmen:
Eine Möglichkeit zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Geschosses ist, das Geschoss in einen Klotz zu feuern, der irgendwo aufgehängt ist.
Das Geschoss bleibt im Klotz stecken, Energieverluste in Wärme/Verformung werden vernachlässigt und der Impulserhaltungssatz (unelastisch) gilt.
Mit diesem und dem Ansatz Ekin=Epot (Epot entspricht Höhenzuwachs des Klotzes durch das ballistische Pendel) wird v berechnet.
Den Energieerhaltungssatz kann man bei diesem Pendel anwenden im Gegensatz zum "Coloumbpendel"...warum?
Vielleicht weil das Geschoss einen Kraftstoß/Impuls überträgt, die Coloumbkraft aber schlicht eine Kraft ist?
Allerdings wirken beide, Kraftstoß durch Geschoss, sowie Coloumbkraft, horizontal, der Höhenzuwachs wird aber natürlich senkrecht nach oben gemessen.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 08. Sep 2010 01:28 Titel: |
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Beim ballistischen Pendel wirkt in der oberen Position keine zusätzliche Kraft. Es wirken nur die Gewichtskraft des Klotzes und des Geschosses. Das Geschoss steckte zu Beginn der Bewegung bereits im Klotz.
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 08. Sep 2010 09:36 Titel: |
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So ganz klar ist die Sache damit noch nicht geworden, fuss und GvC.
Kann man jetzt entscheiden, welche der beiden sich widersprechenden Aussagen richtig ist?
isi: Die Energie, die bei dem Weg der Ladung durch d entsteht wird offenbar zur Hälfte in h*m*g umgesetzt, der Rest ist die entstehende Schwingung, die wohl in Wärme umgesetzt wird.
GvC: Mit Schwingungen und Wärme hat das wohl weniger zu tun als mit "Federspannenergie", wobei die Federkonstante sehr sehr groß ist (D--->unendlich). Die andere Hälfte der Energie steckt also im Faden.
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 02. Nov 2010 21:02 Titel: |
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Hi,
also ich komme auch auf einen Wert von 24,5kN!
Man muss einfach nur die Seitenverhältnisse betrachten. Und ein wenig Trigonometrie kennen. 
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 03. Nov 2010 01:53 Titel: |
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| planck1885 hat Folgendes geschrieben: | Hi,
also ich komme auch auf einen Wert von 24,5kN!
Man muss einfach nur die Seitenverhältnisse betrachten. Und ein wenig Trigonometrie kennen. :god: |
Was ist denn das für ein Quatsch? Hier geht nicht um eine Kraft, sondern um eine Feldstärke.
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