Aufgabe zu e-Feld

Gast

Mein HA:
In der Mitte zwischen zwei im Vakuum befindlichen Kondensatorplatten hängt an einem Perlonfaden der Länge l = 1,8m ein Kügelchen der Masse m= 0,47 g.
Der Plattenabstand beträgt d = 4,00 cm.
Der Kondensator wird an einer Hochspannungsquelle von U = kV angeschlossen. Dabei kommt es zu einem Auslenkung von s= 1 cm aus der Gewichtslage.

a) Wie groß ist dir Ladung des Kügelchen?
b) Die Spannungsquelle wird jetzt abgetrennt und der Abstand der isolierten Platten wird verdoppelt. Wie groß ist jetzt die Auslenkung des Kügelchens?
c) Der Perlonfaden wird nun durchtrennt. Wie groß ist die durch die Feldkräfte verursachte horizontale Ablenkung d nach einer Fallstrecke h = 3,00 cm?

Hab leider keine Ansätze, könntet ihr mir welche geben???

Dankeschön

hummma · Anmeldungsdatum: 06.07.2004 Beiträge: 205

Mach dir ne Skizze. Ich geb dir mal Kraefteparallelogramm als Stichwort.

Gast

Hochspannungsquelle von 1 kV = 1000 V, sorry hab ich vergessen hinzuschreiben

Gast

Hochspannungsquelle von 1 kV = 1000 V, sorry hab ich vergessen hinzuschreiben

Hab durch kräfte parellogramm gerechnet um hab bei a) rausbekommen
Ladung: 1,0246*10^-9

Stimmt das?

danke

Schüler89 · Gast

eine frage zu b).
die auslenkung ist doch gleich oder? wenn die platten auseinander gezogen werden, verrichtet man doch mechanische arbeit, wodurch wiederum spannung entsteht. und da U~d ist, kann das elektrische feld doch nicht stärker werden oder?

Gast

wenn u = w/q
u= e*q*s/q

u= e*s

Also wächst u proportional

Schüler89 · Gast

beziehst du dich grad auf mich?

E=U/d

wenn U und d wachsen und proportional sind, kann die Feldstärke doch nicht größer werden, weil der quotient gleich bleibt.

Gast

haha

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Gast!

Zu meinen Ausführungen siehe bitte Skizze im Anhang!

, Kräftegleichgewicht

, rücktreibende Kraft infolge Gewicht

, Kraft des el. Feldes auf die Ladung q

Da der Auslenkwinkel

sehr klein ist, darf man approximieren:

, tan des Auslenkwinkels

Eingesetzt in die Gleichung des Kräftegleichgewichts ergibt sich:

Dein Resultat ist also richtig smile

!

Bezüglich b) beachte, dass für den Plattenkondensator gilt:

Bei Veränderung des Plattenabstands bleibt die Ladung erhalten (die Spannungsquelle wird abgetrennt!). Damit ergibt sich auch keine Änderung der Feldstärke und damit der Kraft, die auf das geladene Kügelchen wirkt. M.a.W. das Kügelchen bleibt, wo es ist.

Zu c) nur noch ein Tip, da mir jetzt die Zeit fehlt: Die Gewichtskraft wirkt nach unten, die elektrische Kraft horizontal. Die beiden Kräfte dürfen überlagert werden, da voneinander unabhängig

Gruss yeti

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Gast!

Es hat mich gereizt, auch noch Aufgabe c) in Angriff zu nehmen.

, Kraft vertikal,

: Beschleunigung vertikal

, Kraft horizontal

, Beschleunigung horizontal (*1)

, vertikaler Weg, Fallzeit im Quadrat (*2)

, Weg horizontal (*3)

(*1) und (*2) in (*3) ergibt:

, (*4)

Die Ladung

kennen wir aber von Teilaufgabe a):

Dies eingesetzt in (*4), die meisten Grössen kürzen sich weg:

, horizontaler Weg des Kügelchens. Das Kügelchen bewegt sich also auf einer Geraden. Das ist plausibel, da es sowohl horizontal, als auch vertikal von einer konstanten Kraft beschleunigt wird.

Gruss yeti

Gast

Vielen dank @ yeti, hast mir sehr geholfen, insbesondere bei c!
konnte dank dir alles nachvollziehen Tanzen

Physik_girl · Gast

@yeti
hab ne frage dazu, wie du aufgabe a) gelöst hast. warum hast du
bei F=-m*g*tan gerechnet? das mit m und g versteh ich ja, wegen der gewichtskraft, aber warum hast du mit tan multipliziert? warum nicht subtrahiert, addiert...[/list]

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

@Physik_girl: In der Trigonometrie ist der Tangens im rechtwinkligen Dreieck definiert als

(abgesehen vom Vorzeichen). Das negative Vorzeichen für

ergibt sich, weil ich

in der Formel für das Kräftegleichgewicht als rücktreibende Kraft eingesetzt habe.

Gruss yeti