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sportfreundgugu
Gast
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 sportfreundgugu Verfasst am: 24. Jun 2012 16:52 Titel: Ladung Qu vor Beginn elektrischen des Überschlags bestimmen |
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Meine Frage:
Hallo zusammen benötige dringend hilfe zu dieser Aufgabe:
Im Hochspannungsfeld wird eine Metallkugel mit Radius r=40cm aufgeladen. Beim Erreichen einer Spannung von Uo=450kV gibt es einen elek. Überschlag.
Welche Ladung Qo hat sich unmittelbar vor Beginn des Überschlags auf der Kugel befunden? (Hilfe: Allgemeiner zusammenhand zw. E und U)
Wie Groß ist die Durchburchsfeldstärke der Luft in diesem Beispiel?
Meine Ideen:
????
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 24. Jun 2012 18:33 Titel: |
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Lese bitte das Beispiel durch , setze deine Werte ein , stelle falls nötig um.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Jun 2012 00:06 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Lese bitte das Beispiel durch , setze deine Werte ein , stelle falls nötig um. |
Nur dass sich in der gegebenen Aufgabe offenbar eine ganz andere Durchschlagfeldstärke als in Deinem Beispiel ergibt. Mit Deinem Beispiel verwirrst Du den sportfreundgugu nur.
Die theoretische Durchschlagfeldstärke in Luft liegt bei etwa 30kV/cm, die allerdings je nach Witterungsbedingungen und vor allem je nach Oberflächenbeschaffenheit auch deutlich drunter liegen kann. In Deinem Beispiel ist sie mit 10kV/cm vorgegeben, in der Aufgabe ergibt sich aus den gegebenen Werten eine Durchschlagfeldstärke von 11,25 kV/cm.
Hier ist aber zunächst sowieso nach der Ladung gefragt. Da die Durchschlagfeldstärke unbekannt ist, lässt sie sich auch nicht durch Umstellung der Formeln in dem Beispiel berechnen, sondern vielmehr mit Hilfe des prinzipiellen Zusammenhangs zwischen Ladung, Spanung und Kapazität:
Q=C*U
Die Kapazität einer Kugel in Luft dürfte bekannt sein. Dann lässt sich bei vorgegebener Spannung auch leicht die Ladung bestimmen.
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sportfreundgugu
Gast
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| sportfreundgugu Verfasst am: 25. Jun 2012 16:27 Titel: |
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Hallo zusammen,
danke für euere Antworten. Allerdings ist mir das ganze noch nicht so ganz klar.. Wie errechnet sich die Kapazität einer kugel in Luft ?
C= Epsilon0 * A / L aber ich hab doch keine Länge bei einer kugel ?
Bitte nochmal um detailliertere Antworten 
Vielen Dank 
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Jun 2012 17:12 Titel: |
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| sportfreundgugu hat Folgendes geschrieben: | | Wie errechnet sich die Kapazität einer kugel in Luft ? |
Als Kapazität eines Kugelkondensators mit unendlich großem Außenradius.
Wenn Du solche Aufgaben rechnen sollst, musst Du das in der Vorlesung / im Unterricht doch gehabt haben.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 25. Jun 2012 19:50 Titel: |
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Ich habe die Aufgabe gerechnet, ohne dabei auf 4*Pi*R*Eps0 zuzugreifen.
R=0,4 m k0 = 1/(4*Pi*Eps0) Nm²/C² = 9E9 V*M / A*s
Q = Vmax*R/k0 = 2E-5E As
da ein el. Überschlag statgefunden hat ist V = Vmax = 0,45MV
E =V/R
E = 4,5E5/0,4 =1,125E6V/m =11,25kV/cm
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 26. Jun 2012 12:59 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Q = Vmax*R/k0 = 2E-5E As |
Und woher hast Du die Formel? Wenn Du Dir die herleiten willst, musst Du auf die Kapazität einer Kugel zurückgreifen. Nichts anderes habe ich gesagt.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 26. Jun 2012 21:39 Titel: |
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Sie haben natürlich Recht, da gibt es ein Verweis auf die Formel 16-13 die auf 16-2 basiert s Scans unten.
Da die Frage vom Sportfreundgugu anscheinend geklärt ist, können Sie mir
mitteilen, ob es Ihrer Meinung nach doch möglich ist die Metallkugel
auf höhere Ladung Q max, als es im Beispiel 5 steht zu bringen?
Folgende Ideen suchen ihre Schwachpunkte.
-Die Kugel mit einer Isolationsschicht Stärke d überziehen.
Wie wird dann ungefähr die Formel für Q max aussehen?
-Die Kugel so weit von der Erdoberfläche bringen, dass zwar die Ionisierung der unmittelbar an der Kugeloberfläche grenzender Luftschicht stattfindet, aber die Ladung nicht abfließen kann, da mit dieser leitender Schicht die Kugelradius R zunimmt wird doch Q max = Vmax*R/k0 auch zunehmen?
-Die Ladung beinahe verdoppeln, in dem in die Kugel eine 2. Kugel untergebracht wird?
Das jedes Mal die Ladungsspannung erhöht werden muss, ist mir klar.
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