IPhO 2011: Erdwiderstand

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Bei einer Aufgabe der IPhO musste der Einfluss von Zugleckströmen auf den LEP-Ring berechnet werden.
Folgende Schaltung kann man aus den Angaben schließen.
Des Weiteren wird angegeben, dass der Zug an 2 gegenüberliegenden Stellen 1km nahe an dem 80m unter der Erde liegenden LEP-Ring vorbei fährt. Außerdem ist die elektrische Leitfähigkeit von der Erde und vom LEP-Ring angegeben. Meine Frage dazu: Wie errechnet man den Widerstand/Strom der durch die Erde fließt.
Die Angaben sind etwas schwer zu verstehen. Falls es Verständnisschwierigkeiten gibt, einfach nachfragen.

Meine Idee: Den Widerstand vll mit dem Gesetz von Gauß errechnen.
Muss aber leider passen. Hat von euch jemand eine Idee.

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Ich kann mich gerade nicht näher mit dem Thema beschäftigen, aber es scheint mehrere Papers allgemein zu dem Thema zu geben. Zum Beispiel enthält dieses [pdf, 1.1 MB] ein Ersatzschaltbild ähnlich dem von dir gezeichneten.

Vielleicht findest du in der Richtung ja etwas was dir weiterhilft. Falls es dir um ein isoliertes Teilproblem geht: könntest du es vielleicht noch einmal etwas genauer hervorheben?

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Joa. Mir geht es um eine isoliertes Teilproblem:

In der Aufgabe ist die Erde ein Elektrischer Widerstand!

Wie kann ich nun diesen Widerstand ererchenn, wenn der spezifische Widerstand angeben ist?
Das Problem ist, dass ich nicht weiß wie die Geometrie des Erders(hier der Schienen) ist bzw. wie ich die Schienen nähern kann. Außerdem weiß ich auch nicht wie ich die Geometrie des Übergangs des Stromes auf den Ring beschreiben/nähern soll.

Versteht ihr was ich meine?
Bei der Angagbe steht, dass man den Leckstrom unter geeingneter Annahmen schätzen soll. Das heißt, dass man gute Annahmen treffen sollte! Aber welche??

Kann mir vielleich da jemand weiter helfen?

Langley · Anmeldungsdatum: 19.10.2010 Beiträge: 12

Habe einen Wert von ca. 6 MeV als Auswirkung auf die Strahlenergie heraus. Für den Durchmesser des modelhaft angenommenen Erdkanals habe ich 0.1 m² als sinnvollen Wert genommen.
Nach

ist der Strom durch den Kanal. Der Widerstand des Tunnels wird wegen

nicht betrachtet.
Wenn man nun schaut wie dieser Strom durch den Modellleiter den Strahl im Abstand von 0.1 m (Aus Abbildung abgeschätzt) beeinflußt, erhält man ca. 6 MeV mit diesen Werten.

Edit: Der Wert kann als gute Abschätzung angenommen werden, da laut

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.62.988&rep=rep1&type=ps

"The measured B field variations cause beam energy increases of up to 12 MeV"

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532