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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
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 pollo Verfasst am: 09. Jan 2014 22:25 Titel: Elektrostatik |
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Hallo!
Ich hab folgende Aufgabe zu berechnen und komme gar nicht damit klar.
Ich dachte ich berechn die Aufgabe mit dieser einen Formel F= 1 durch 4* pi * der elektrischen Feldkonstante * q1q2/r^2... ich hoffe es ist ersichtlich welche ich meine.
Jedenfalls kann ich für den ersten Bruch die Werte einsetzen .. ich weiß aber nicht was ich mit den q's machen soll sind ja die ladungen also von dem Wasserstoff? Und vor allem was mache ich mit dem r. Ich hoffe ich bin nicht ganz auf dem Holzweg und danke für eure Hilfe 
Die Materie besteht aus elektrisch geladenen Teilchen, und das Gleichgewicht zwischen positiv und
negativ geladenen Teilchen macht Körper insgesamt neutral. Was wäre ungefähr die Kraft zwischen zwei
Menschen in 10 m Abstand, wenn sie ein 1 ppm großes (also 0.0001%-iges) Ungleichgewicht zwischen
(+)- und (–)-Ladungen hätten?
Zu diesem Zweck kann man einen Mensch als eine aus 80 kg Wasser bestehenden Masse modellieren.
Ein Wassermolekül enthält 8 Elektronen und 8 Protonen und wiegt 3 × 10–26 kg; Ladung des Elektrons: |e|
= 1.6 × 10–19 C; Elektrische Feldkonstante: ε0 = 8.85 × 10–12 C2 m–2 N–1. |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
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| planck1858 Verfasst am: 09. Jan 2014 23:05 Titel: |
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Hi,
es handelt sich hierbei um das Coulombsche Gesetz, welches die Kraft zwischen zwei kugelsymmetrisch verteilten elektrischen Ladungen beschreibt. Es besagt, dass der Betrag dieser Kraft proportional zum Produkt der beiden Ladungsmengen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der Kugelmittelpunkte ist. Die Kraft wirkt je nach Vorzeichen der Ladungen anziehend oder abstoßend in Richtung der Verbindungsgeraden der Mittelpunkte.
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 17:06 Titel: |
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Ja ich weiß dass ich die FOrmel verwenden muss aber ich bin mir nicht sicher welche Werte ich für den zweiten Term einsetzen muss? Also für die Q's ich hab ja nur einer Ladung gegeben und vor allem für das r den Radius?
danke  |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
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| planck1858 Verfasst am: 10. Jan 2014 17:39 Titel: |
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Für r setzt du den gegebenen Abstand ein (r=10m).
Ließ dir mal die Aufgabenstellung nochmal genau durch.
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 19:08 Titel: |
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da steht ja man kann Menschen als Wasser modellieren. Und Wasserstoff hätte die Ladung 3 × 10–26 kg 1,6 x 10-19 C. Ich dache auch am Anfang ich muss das fr q einsetzen war aber nicht sicher weil da einmal q1 und q2 angegeben sind, aber es handelt sich um Menschen und der Wasserstoff hat ja bei beiden die selbe Ladung...also q^2? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 10. Jan 2014 19:26 Titel: |
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Warum schreibst Du immer was von Wasserstoff? In der Aufgabe ist doch nur die Rede von Wasser(-molekül). Da kommen zwar auch zwei Wasserstoff-Atome drin vor, aber auch ein Sauerstoff Atom.
Was ich auch nicht verstehe, warum steht in der Aufgabe, ein Wassermolekül hätte 8 Protonen und 8 Elektronen? Bei mir hat Sauerstoff schon 8 Protonen und die zwei Wasserstoff-Atome sicher auch noch mal eines, also insgesamt 10 Protonen und beim neutralen Wasser-Molekül entsprechend 10 Elektronen.
Aber egal... Wenn ein Wassermolekül so und so viel wiegt und insgesamt soll von 80kg Wasser ausgegangen werden, aus wievielen Wasser-Molekülen besteht dann so ein Mensch?
Wenn jedes dieser Moleküle aus 8 mal der Elementarladung positiver und negativer Ladungen besteht, wie groß ist dann die Gesamtladung der Protonen und wie groß der Elektronen (muss ja das selbe sein, wenn die beiden Körper neutral sind.
Wie ist dann die effektive Ladung, wenn das angegebene Ladungsungleichgewicht vorliegen soll?
Und ja, das ist dann die Ladung für einen der beiden Körper und wenn die beide gleich stark geladen sein sollen, dann hast Du in der Formel das Quadrat der dieser Ladung, so wie Du es schon geschrieben hast.
Gruß
Marco |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 20:59 Titel: |
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ehhh....
Bin mir ehrlich nicht sicher, aber kann es sien dass ich die Avogardo Zahl da iwie verwenden muss? Gibt doch die Teilchenanzahl an..:S
Ansonsten hast du nen Tipp  ? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 10. Jan 2014 21:12 Titel: |
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Hallo,
Schau mal: In der Aufgabe steht das Gewicht doch schon drin für ein einzelnes Molekül:
3 × 10–26 kg
und insgesamt sollen es 80kg sein.
Da ist doch dann die Rechnung, wievielen Molekülen das entspricht recht einfach, oder?
Gruß
Marco |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 21:26 Titel: |
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80kg wiegen dann die MAsse*80 aber dann hab ich ja nicht die Teilchenanzahl..:/ |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 10. Jan 2014 21:49 Titel: |
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Ich weiß wirklich nicht, wo es hängt: Eins wiegt 3*10^-26kg. Wieviele brauchst Du, um auf 80kg insgesamt zu kommen? 2 würden 6*10^-26kg wiegen, wohl noch zu wenig. 10 würden 3*10^-25kg wiegen, auch noch zu wenig. 10^27 würden 30kg wiegen, kommen wir schon näher...
Gruß
Marco |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 21:57 Titel: |
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ja mal 80 also 2,4*10^-24 |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 10. Jan 2014 22:20 Titel: |
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Nee... Überleg doch mal: Du musst doch eine große Anzahl von Molekülen haben, um auf eine makroskopische Menge zu kommen.
Du willst doch nicht 80 Moleküle haben, da kommst Du tatsächlich auf 2,4*10^-24kg, sondern Du willst 80kg haben.
Du stehst auf dem Schlauch! Denk nochmal in Ruhe nach und lies Dir das nochmal durch... Ist wirklich ganz einfach.
Gruß
Marco |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
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| planck1858 Verfasst am: 10. Jan 2014 23:25 Titel: |
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@pollo,
du bekommst in der Weihnachtszeit von einem netten Weihnachtsmann 100€ geschenkt, diese 100€ sollst du nun unter 25 Kindern aufteilen dich mit eingeschlossen. Wieviel Geld bekommt jedes Kind?
Oder nehmen wir ein anderes Beispiel, welches mir gerade so in den Sinn kommt. Eine Badewann ist mit Wasser gefüllt, sagen wir mal 250l, da der Abluss verstoft ist, versuchst du das Wasser mit einem Gefäß aus der Badewann zu entfernen. Das Gefäß hat ein maximales Fassungsvermögen von 2,5l. Wie oft musst du mit dem Gefäß Wasser abschöpfen, bis die Badewann leer ist?
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 23:43 Titel: |
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also bei 2,666667 * 10^27 Teilchen kommt man hin mit 80 kg |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
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| planck1858 Verfasst am: 10. Jan 2014 23:47 Titel: |
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Jetzt hast du's.
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 10. Jan 2014 23:54 Titel: |
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puuuhhhh peinlich haha danke
aber das kann ich ja jetzt nicht eifnach so für q einsetzen, oder? denn Q ist ja die Ladung und nicht die Anzahl der Moleküle...
Wenn ein Wasser Molekül 8 Elektronen hat dann haben 2,666667*10^27*8 = 2,1333336*10^28 Elektronen und das dann mal der Ladung der Elektronen ?? |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 11. Jan 2014 00:38 Titel: |
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Denk nochmal ganz ruhig nach und ließ dir nochmal die Aufgabenstellung durch.
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 02:06 Titel: |
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ich hab ehrlich keine Ahnung.... |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 02:28 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ein Wasser Molekül 8 Elektronen hat dann haben 2,666667*10^27*8 = 2,1333336*10^28 Elektronen und das dann mal der Ladung der Elektronen ?? |
Es gibt aber genausoviele Protonen. D.h. normalerweise wäre ein Wassermolekül genauso wie 80kg Wasser elektrisch neutral. Nun soll aber laut Aufgabenstellung ein gewisses Ungleichgewicht zwischen positiven und negativen Ladungen bestehen. Dann gibt es auf jedem Körper eine gewisse Überschussladung. Und diese Überschussladung ist verantwortlich für ein elektrisches Feld und dieses wiederum für die Kraftwirkung auf die andere Überschussladung.
Die Aufgabe ist natürlich vollkommen unrelaistisch, denn eine so große Überschussladung kann sich auf keinem menschlichen oder irgendeinem anderen Körper halten, der die ungefähren geometrischen Abmessungen eines menschlichen Körpers hat. Die Feldstärke wäre viel zu hoch und würde die Durchschlagfestigkeit von Luft um viele Zehnerpotenzen überschreiten. Aber hier geht es wohl nur um's Prinzip. |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 12:51 Titel: |
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ich geh mal davon aus du meinst ne Überschussladung an Elektronen..:/
keine Ahnung ... muss ich das ungleichgewicht * der Anzahl der Moleküle nehmen und dann mal der Ladung der Elektronen >.<? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 13:02 Titel: |
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Es kann sich auch genausogut um eine positive Überschussladung handeln. Es kann sich sogar auf einem Körper um eine negative, auf dem anderen Körper um eine positive Überschussladung handeln. Laut Aufgabenstellung soll sie auf beiden Körpern nur betragsmäßig gleich groß sein. Außerdem sagt die Aufgabenstellung nichts darüber aus, ob es sich um eine abstoßende oder eine anziehende Kraft handelt. Das Vorzeichen ist also ohne Belang. |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 13:06 Titel: |
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Und wie zieh ich das nun in meiner Rechnung mit ein..
ich hab echt kein plan mehr |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 13:06 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | | keine Ahnung ... muss ich das ungleichgewicht * der Anzahl der Moleküle nehmen und dann mal der Ladung der Elektronen >.<? |
Du hast doch bereits die gesamte positive und die gleich große gesamte negative Ladung auf jedem der beiden Körper bestimmt. Die Überschussladung ist nun 1ppm davon. |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 13:07 Titel: |
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ja dann die menge der teilchen 1ppm davon mal die oder nicht..
bei uns war immer etwas von etwas = etwas mutiplizieren |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 13:09 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | | bei uns war immer etwas von etwas = etwas mutiplizieren |
Ja, 1ppm von der Gesamtladung = Gesamtladung mit 1ppm multiplizieren. |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 13:11 Titel: |
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die GEsamtladung hab ich ja noch nicht...ich hab ja nur die Anzahl der Moleküle |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 13:17 Titel: |
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Nein, Du hattest bereits die Anzahl der Elektronen bzw. Protonen. Die musst du natürlich mit der Elementarladung multiplizieren. Dann hast du die Gesamtladung. Und davon nimmst Du 1ppm.
Du kannst aber auch 1ppm von der Anzahl der Elektronen/Protonen nehmen und dann mit der Elementarladung multiplizieren.
Ob Du n*1ppm*e oder n*e*1ppm rechnest, ist doch gehupft wie gesprungen. |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 13:28 Titel: |
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ja aber das wollte ich doch davor auch schon so machen( okay ohne die 1ppm )
also
2,666667*1,6*10^-19 C*1ppm
= 4,2672 * 10^-19
:S |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 11. Jan 2014 13:39 Titel: |
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Verwende doch bitte Einheiten.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 13:43 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | 2,666667*1,6*10^-19 C*1ppm
= 4,2672 * 10^-19
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Mit Zehnerpotenzen und Einheiten scheinst Du ein bisschen zu sorglos umzugehen.
Schau mal, was Du selber bereits geschrieben hattest:
| pollo hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ein Wasser Molekül 8 Elektronen hat dann haben 2,666667*10^27*8 = 2,1333336*10^28 Elektronen ... |
Preisfrage: Wie groß ist dann die Gesamtladung?
Zusatzfrage: Und was ist 1ppm davon? |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 13:46 Titel: |
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Klaro
2,66667*10^27 Teilchen * 1,6022*10^-19 C * 1ppm =
4,2672 * 10^-19
Hat das Ergebnis jetzt eig die Einheit Coulomb ? ist ja ne ladung ( falls es überhaupt richtig ist ) |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 14:01 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | Klaro :)
2,66667*10^27 Teilchen * 1,6022*10^-19 C * 1ppm =
4,2672 * 10^-19
Hat das Ergebnis jetzt eig die Einheit Coulomb ? ist ja ne ladung ( falls es überhaupt richtig ist ) |
Nein, Du merkst es nicht, selbst wenn man Dich mit der Nase drauf stößt. Hattest Du nicht selbst bereits geschrieben
| pollo hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ein Wasser Molekül 8 Elektronen hat dann haben 2,666667*10^27*8 = 2,1333336*10^28 Elektronen ... |
Du musst natürlich alle Einheiten auf der linken Seite mitnehmen. Welche sind das? Gibt es außer C (Coulomb) noch andere?
Und mit den Zehnerpotenzen stehst Du immer noch auf Kriegsfuß! |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 14:36 Titel: |
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Ich hab echt keine Ahnung :/ |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 14:49 Titel: |
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Hast Du keine Augen im Kopf? Schau doch hin! |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 14:53 Titel: |
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Meinst du Elektronen ??? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 15:03 Titel: |
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Schau auf das, was Du selber bereits geschrieben hast (ich habe es bereits zweimal zitiert, Dich also mit der Nase drauf gestoßen). Du hast eine bestimmte Anzahl von Elektronen (und Protonen) und willst deren Gesamtladung bestimmen, musst also die Anzahl mit der Elementarladung multiplizieren. Dann nimmst Du 1ppm davon. Damit erhältst Du die Überschussladung q1=q2.
Übrigens, welche Einheit hat die Gesamtladung, wenn die Elementarladung die Einheit C (Coulomb) hat? Welche Einheit hat dann die Überschussladung? |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 15:23 Titel: |
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Laut Wikipedia hat die Elementar Ladung die Einheit e |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 15:27 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | | Laut Wikipedia hat die Elementar Ladung die Einheit e |
Nee, das steht da nicht. Da steht dasselbe, was ich Dir jetzt mehrfach geschrieben habe und was Du ja auch selber schon verwendet hast, dass die Einheit der (Elementar-)Ladung nämlich Coulomb ist (C=As). |
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pollo
Anmeldungsdatum: 21.10.2013
Beiträge: 41
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| pollo Verfasst am: 11. Jan 2014 15:30 Titel: |
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die Einheit ist jetzt also...As? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. Jan 2014 15:40 Titel: |
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| pollo hat Folgendes geschrieben: | | die Einheit ist jetzt also...As? |
Ja, und das ist dasselbe wie C (Coulomb).
Sag' mal, willst Du mich vergackeiern? So bl... kannst du doch gar nicht sein! |
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