RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Arbeit im elektrischen Feld
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Elektrik
Autor Nachricht
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 16:30    Titel: Arbeit im elektrischen Feld Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ein hallo von meiner Seite aus.

Ich beschäftige mich also mit folgender Aufgabe:

Eine Ladung sitzt fest am Ort . Berechnen Sie die Arbeit, die erforderlich ist, um eine Ladung vom Punkt nach zu bewegen.

(Tipp: Wählen Sie einen Weg nach , der besonders einfach zu berechnen ist. Warum darf man einen solchen Weg wählen?)

Meine Ideen:
Das Coulombgesetz ist:



Ich brauche jedoch die andere Variante. Nur weiß ich noch nicht so recht wie ich mit dieser zurecht kommen soll.

Ich habe mir das mal skizziert. Einen einfachen Weg soll ich, wenn ich nur wüsste, was für ein Weg einfach wäre, und wieso ich solch einen Weg wählen darf? ? ? ? SchönBig Laugh Also ich muss irgendwie die Abstände berechnen nur welche genau?

Ich vermute mal zuerst:



Der Weg ist ja:


Diesen müsste ich parametrisieren, was für schwer fällt. Diesen Vektor müsste ich dann ableiten? Dann könnte ich das Integral berechnen also somit die Arbeit mit der Formel



Also ich habe noch einige Unklarheiten wie man sieht, vllt wäre jemand so nett und könnte mir diese ein wenig erläutern, danke und
liebe Grüße
McFleury



sc000455bc.jpg
 Beschreibung:

Download
 Dateiname:  sc000455bc.jpg
 Dateigröße:  52.69 KB
 Heruntergeladen:  496 mal

GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Apr 2014 17:21    Titel: Antworten mit Zitat

Beachte den Tipp in der Aufgabenstellung!



mit



Auf dem Integrationsweg entlang der Kreislinie (Äquipotentiallinie) stehen Feld- und Wegvektor senkrecht aufeinander, auf dem Weg entlang dem Radius zwischen innerer und äußerer Äquipotentiallinie sind Feld- und Wegvektor parallel. Was bedeutet das für das obige Wegintegral?



Ladungstransport_Arbeit.jpg
 Beschreibung:
 Dateigröße:  24.13 KB
 Angeschaut:  1419 mal

Ladungstransport_Arbeit.jpg


McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 17:39    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:

Auf dem Integrationsweg entlang der Kreislinie (Äquipotentiallinie) stehen Feld- und Wegvektor senkrecht aufeinander, auf dem Weg entlang dem Radius zwischen innerer und äußerer Äquipotentiallinie sind Feld- und Wegvektor parallel. Was bedeutet das für das obige Wegintegral?

Die Äquipotentiallinie ist die rote? Feldvektor und Wegvektor stehen auf dem Weg senkrecht aufeinander, ist mir noch momentan unklar, genauso was mit entlang dem Radius zwischen innerer und äußerer Äquipotentiallinie gemeint ist. Demnach ist mir auch noch unklar wieso dort Feld- und Wegvektor parallal sind.

Ich kann somit leider keinen Rückschluss dazu geben was dies für das obige Wegintegral bedeutet.

Einfach miserabel, sorry. Für eine weitere Erläuterung wäre ich dankbar, damit ich auch einen Beitrag leisten kann.

LG
McFleury
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Apr 2014 17:53    Titel: Antworten mit Zitat

McFleury hat Folgendes geschrieben:
Die Äquipotentiallinie ist die rote?


Nein, die rote Linie ist der Integrationsweg von P1 nach P2. Er verläuft zunächst entlang einer Äquipotentiallinie und dann radial von der inneren zur äußeren Äquipotentiallinie. (Die konzentrischen Kreise um Q1 sind Äquipotentiallinien des von Q1 erzeugten elektrischen Feldes.)

Welche Richtung hat das Feld?

(Da ich bereits 2 Äquipotentiallinien dieses Feldes gezeichnet habe, sollte Dir die Antwort nicht schwer fallen.)
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 18:21    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:

Welche Richtung hat das Feld?

Aus meiner Perspektive in negative z-Richtung. grübelnd

GvC hat Folgendes geschrieben:
Was bedeutet das für das obige Wegintegral?


Es muss dann Null ergeben, wenn Feldvektor senkrecht zum Wegvektor steht und das Skalarprodukt zweier senkrecht zueinander stehender Vektoren ja Null ergibt.

LG
McFleury
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Apr 2014 18:37    Titel: Antworten mit Zitat

McFleury hat Folgendes geschrieben:
GvC hat Folgendes geschrieben:

Welche Richtung hat das Feld?

Aus meiner Perspektive in negative z-Richtung. ?(


Das ist Quatsch. Bei Q1 handelt es sich um eine Punktladung! Das Feld ist unabhängig von der Raumrichtung und nur abhängig vom Abstand von der Punktladung.

Stell Dir eine positive Probeladung an verschiedenen beliebigen Stellen (x,y,z) vor, d.h. in unterschiedlichen Abständen von Q1. Welche Kraft wirkt auf die Probeladung? Anziehend, abstoßend? Welche Richtung bzgl. der felderzeugenden Ladung ergibt sich daraus für die Kraft. Kraft und elektrische Feldstärke haben wegen F=q*E dieselbe Richtung. (Fettdruck=Vektor).

So ist die elektrischen Feldstärke nämlich definiert: mechanische Kraft auf eine Ladung q dividiert durch diese Ladung: E=F/q.
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 18:52    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:

Das ist Quatsch. Bei Q1 handelt es sich um eine Punktladung! Das Feld ist unabhängig von der Raumrichtung und nur abhängig vom Abstand von der Punktladung.

Ja... unglücklich

GvC hat Folgendes geschrieben:

Stell Dir eine positive Probeladung an verschiedenen beliebigen Stellen (x,y,z) vor, d.h. in unterschiedlichen Abständen von Q1. Welche Kraft wirkt auf die Probeladung? Anziehend, abstoßend? Welche Richtung bzgl. der felderzeugenden Ladung ergibt sich daraus für die Kraft. Kraft und elektrische Feldstärke haben wegen F=q*E dieselbe Richtung. (Fettdruck=Vektor).

So ist die elektrischen Feldstärke nämlich definiert: mechanische Kraft auf eine Ladung q dividiert durch diese Ladung: E=F/q.

Da es in der Aufgabenstellung nicht explizit steht, muss es sich um zwei gleichnamige Punktladungen handeln, demnach handelt es sich um eine abstoßende Kraft. Die Richtung ist halt nach außen, siehe Bild.



Bild 21.png
 Beschreibung:
 Dateigröße:  28.21 KB
 Angeschaut:  1387 mal

Bild 21.png


GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Apr 2014 18:58    Titel: Antworten mit Zitat

In Deiner Skizze hast du die Felder zweier Ladungen überlagert. Ich habe Dich aber nur nach dem Feld der Ladung Q1 gefragt. Denn das hat die Intensität und Richtung, die in der Energiegleichung benötigt werden.

McFleury hat Folgendes geschrieben:
Da es in der Aufgabenstellung nicht explizit steht, muss es sich um zwei gleichnamige Punktladungen handeln,


In der Aufgabenstellung steht eindeutig, dass sowohl die felderzeugende Ladung Q1 als auch die zu transportierende Ladung Q2 positiv sind.
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 19:13    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
In Deiner Skizze hast du die Felder zweier Ladungen überlagert. Ich habe Dich aber nur nach dem Feld der Ladung Q1 gefragt. Denn das hat die Intensität und Richtung, die in der Energiegleichung benötigt werden.

Nun tut mir leid, man merkt mein Verständnis ist nicht so groß, und auf detailierte Frage antworte ich nach "meinem" Denken.

GvC hat Folgendes geschrieben:
In der Aufgabenstellung steht eindeutig, dass sowohl die felderzeugende Ladung Q1 als auch die zu transportierende Ladung Q2 positiv sind.

Nun vllt, kann man es daraus irgendwie entnehmen, aber ich kann es daraus nicht lesen.

Also wie komme ich jetzt zu dem Wegintegral? Ich muss eine Parametrisierung finden, diese dann ableiten und anstelle des "ds" einsetzen und Skalarmultiplizieren mit dem



Bild 13.png
 Beschreibung:

Download
 Dateiname:  Bild 13.png
 Dateigröße:  36.21 KB
 Heruntergeladen:  428 mal

GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Apr 2014 19:54    Titel: Antworten mit Zitat

McFleury hat Folgendes geschrieben:
Nun tut mir leid, man merkt mein Verständnis ist nicht so groß, ...


Dann musst du es entwickeln. Ohne Verständnis geht gar nichts. Und dazu gehört, dass Du Dir jetzt endlich klar machst, wie die von Q1 erzeugte Feldstärke gerichtet ist.

McFleury hat Folgendes geschrieben:
GvC hat Folgendes geschrieben:
In der Aufgabenstellung steht eindeutig, dass sowohl die felderzeugende Ladung Q1 als auch die zu transportierende Ladung Q2 positiv sind.


Nun vllt, kann man es daraus irgendwie entnehmen, aber ich kann es daraus nicht lesen.


Du hast die Aufgabenstellung extra nochmal zitiert. Dort steht u.a.


und


Von einem Minuszeichen weit und breit nichts zu sehen. Wäre eine der beiden Ladungen oder auch beide negativ, dann würde dort stehen


und/oder
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 16. Apr 2014 20:18    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:

Du hast die Aufgabenstellung extra nochmal zitiert. Dort steht u.a.


und


Von einem Minuszeichen weit und breit nichts zu sehen.

Oh man, das ist jetzt echt peinlich... LOL Hammer
GvC hat Folgendes geschrieben:

Dann musst du es entwickeln. Ohne Verständnis geht gar nichts. Und dazu gehört, dass Du Dir jetzt endlich klar machst, wie die von Q1 erzeugte Feldstärke gerichtet ist.

Nun.
GvC hat Folgendes geschrieben:
Denn das hat die Intensität und Richtung, die in der Energiegleichung benötigt werden.

Eben wurde ja erwähnt, dass wenn ein ruhender Körper die Ladung trägt und eine elektrische Kraft erfährt, dann herrscht an dieser Stelle die elektrische Feldstärke:



Wohin diese aber zeigt?

LG
McFleury
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Apr 2014 12:33    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, das ist die Frage.

Noch einmal: Stell Dir eine Probeladung q an beliebigen Stellen in der Umgebung der felderzeugenden Ladung Q1 vor. In welche Richtung zeigt die Kraft auf die Probeladung q? Das ist dann auch die Feldrichtung. Mach Dir 'ne Skizze!
McFleury



Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49

Beitrag McFleury Verfasst am: 17. Apr 2014 19:49    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich bin wirklich fix und fertig. Die Kraft wirkt je nach Vorzeichen der Ladungen anziehend oder abstoßend in Richtung der Verbindungsgeraden der Mittelpunkte. In unserem Fall ja abstoßend also irgendwie so.


Bild 21.png
 Beschreibung:
Genauer gesagt so.
 Dateigröße:  8.79 KB
 Angeschaut:  1343 mal

Bild 21.png



sc00039aa0.jpg
 Beschreibung:

Download
 Dateiname:  sc00039aa0.jpg
 Dateigröße:  60.64 KB
 Heruntergeladen:  391 mal

Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Elektrik