Unlogisches Ergebnis - Schwebende Körper im homo. elek. Feld

Mafisch · Gast

Ich bereite mich grade auf meine morgige Klausur vor und hab mich an einer Aufgabe versucht, bei der ich und ein Freund von mir das Gleiche, aber ein unlogisches Ergebnis rausbekommen haben.

Wir haben einen Körper mit der Masse

Wie gross müsste die Spannung zwischen 2 waagerecht aufgestellten Kondensatorplatten sein bei einem Abstand von 20cm, damit der Körper schwebt?

So mein Ansatz:

Nach dem einsetzen der Werte kommt bei mir dann raus, dass die Spannung 1962000V beträgt. Ist das überhaupt realistisch? Fast 2 mio. Volt scheinen mir ein wenig zu viel. Die Frage ist nun ist das Ergebnis richtig und wenn nicht, wie soll ich da rangehen?

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Ist die Ladung des Körpers wirklich 1E-10C?
Zum Vergleich s. hier
http://www.physikerboard.de/topic,29271,-plattenkondensator,-feldstaerke-und-kapazitaet.html

Mafisch · Gast

Oh 'tschuldigung ganz vergessen die Ladung anzugeben:

.

Beim anderen Topic scheint derjenige doch genau das gleiche gemacht zu haben, wie ich.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Wenn der Körper aus Kupfer ist, dann komme ich auf eine Kugel mit 2,77 mm Durchmesser. Wenn sich die Luft zw. den Platten befinden soll, dann findet die Entladung zwischen den Kondensatorplaten schon bei 650kV statt. http://de.wikipedia.org/wiki/Durchschlagsfestigkeit

P.S.
Da stimmt was mit der Ladungshöhe nicht, die darf ruhig viel höher sein.
Wenn die Ladung 5 mal größer sein sollte, dann ist die Spannung wie auf dem Körper so auch zw. den Platten unter dem kritischem Durchschlagewert der Luft.

Mafisch · Gast

Sorry, aber so bewandert bin ich in der Physik nicht; wird auch gar nicht in der Klausur von mir verlangt. Ich wusste nicht, ob man nähere Angaben zum Körper bräuchte, weil wir das auch noch nicht so gelernt haben. Beim Körper handelt es sich um ein Wattestück und der Versuch findet im Vakuum statt. Wäre auch nett, wenn du den Lösungsweg oder einen Ansatz aufschreibst. smile

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

m=Ro*V
Ro -Dichte des Körpers, Watte 50 -100 Kg/m³
http://www.neufilz.de/files/se015.pdf
V = 4*Pi*R³/3
http://de.wikipedia.org/wiki/Kugel
Der Durchmesser der Wattekugel ist dann 12,4 mm(Dichte 100 Kg /m³)
Also doch, die Ladung des Körpers ist einfach zu niedrig um in der Luft so ein Versuch zu starten. Für Vakuum gibt es keine Probleme. Die errechnete Lösung muss richtig sein.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Nein, diese Lösung kann nicht richtig sein. Denn die für die angegebene Masse erforderliche Feldstärke ist mehr als dreimal so groß wie die Durchschlagfestigkeit der Luft. Hier liegt eindeutig ein Fehler in der Aufgabenstellung vor, entweder im Original oder in der vorgelegten Abschrift.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

"Zwischen zwei Elektroden befinden sich außer im perfekten Vakuum immer Atome und auch immer ein paar wenige freie Elektronen und Ionen.
...Ein elektrischer Durchbruch tritt also frühestens dann auf, wenn die freien Elektronen auf eine Energie beschleunigt werden, die ausreicht, dass sie auf dem Weg zur Anode mindestens ein Atom ionisiert haben."
http://de.wikipedia.org/wiki/Paschen-Gesetz
Danke für Hinweis, mir ist bekannt, dass die Leitfähigkeit eines Gases mit sinkendem Druck steigt. Im perfekten Vakuum (seine Erzeugung steht auf einem anderen Blatt :-)) aber kann bei 19 cm Abstand kein el. Durchschlag stattfinden, außer negativ geladene Kondensatorplatte erhitzt wird(ist aber nicht der Fall).