Plattenkondensator

kiezkicker · Anmeldungsdatum: 20.11.2013 Beiträge: 2

Meine Frage:
Die Aufgabe lautet wie folgt:
Eine positiv geladenen Wolke in 400m Höhe bildet zusammen mit dem Erdboden einen Plattenkondensator (Fläche einer Platte 8km^2). Zwischen Wolke und Erde herrscht die Feldstärke E= 1,2 * 10^5 V/m, die so hoch ist, dass eine Entladung durch die Luft (Blitz) kurz bevorsteht.

a) Ladung der Wolke? Spannung zwischen Wolke und Boden?
b) Welche Ladung müsste ein kugelförmiges Tröpfchen mit 2,0mm Durchmesser haben, wenn es vor Entladung der Wolke zwischen dieser und der Erde bei Windstille gerade schweben würde? (Der Auftrieb in Luft ist zu vernachlässigen.
c) Wie lange würde die Entladung der Wolke dauern, wenn die mittlere Stromstärke des Blitzes 4,0kA betragen würde?
d) Bevor es zu einer Entladung kommt, drückt ein Fallwind die Wolke auf eine niedrigere Höhe herab. Wie ändert sich qualitativ die elektr. Feldstärke zwischen Wolke und Erde? Wird die Entladung dadurch wahrscheinlicher? Geben sie eine kurze Begründung.

Meine Ideen:
a)ich hab zuerst die Kapazität C errechnet:
C= 8,8542*10^-12As/Vm* A/d
C= 1,78*10^-7F

U= d*E = 4,8* 10^5 V/m
C= Q*U --> Q= C*U = 8,5 C
b) hier ist meine einzige Idee was über die Kraft auf die Probeladung zu machen, aber ich komm damit nicht weiter
c)I= Q/t
t= Q/I= 8,5As/4000A= 2,125*10^-3 s
d wenn ich bei 8,8542*10^-12As/Vm* A/d d halbiere verdoppelt sich C
--> konstantQ= 2C* 1/2U
U=E*d E= 1/2U *2/d =U/d --> E ändert sich nicht

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Tipp zu b)
Gleichgewicht zwischen elektrischer Feldkraft und Gewichtskraft.

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Du selber hast doch schon erkannt, dass die Feldstärke unverändert bleibt. Welche elektrische Größe ist denn für die Blitzeinleitung verantwortlich?

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

kiezkicker · Anmeldungsdatum: 20.11.2013 Beiträge: 2

bei der b setzt man doch die Gravitationskraft gleich der elektrischen Kraft und löst nach der Ladung q auf, dann komm ich auf 3,4*10^-10 As

bei der d würde ich sagen, dass die Entladung gleich wahrscheinlich ist und das die Stromstärke für die Blitzeinleitung verantwortlich ist.

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Zu b)
In der Aufgabenstellung steht, dass die Feldstärke zwischen Wolke und Erde herrscht. Ich interpretiere das so, dass die Feldstärke nach unten gerichtet ist. Sonst würde da stehen, dass die Feldstärke zwischen Erde und Wolke herrscht. Demzufolge muss die elektrische Feldkraft nach oben gerichtet, die Ladung also negativ sein. Der Betrag ist aber richtig 34nC.