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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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 Drain Verfasst am: 18. Apr 2015 14:18 Titel: Elektron im Elektrischen Feld |
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Meine Frage:
Hallo leute, Seid einer Woche studiere ich Physik und komme mit einigen Aufgaben nicht klar. Kann mir jemand helfen?
1.Welche Beschleunigung erfährt ein Elektron im elektrischen Feld der Stärke 600V/m? Wie hängt die Richtung der Beschleunigung von der Richtung des Feldes im betrachteten Punkt ab?
2. Drei Positive Punktladungen mit 11,1 * 10^-6 C werden an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks der Seitenlänge 15,0 cm angeordnet. Berechnen sie den Betrag und die Richtung der resultierenden Kraft auf jede Punktladung.
3. Zwei Ladungen +7,7 mikro C und - 3,5 mikro C sind 18,5 cm voneinander entfernt. Wo muss eine dritte Ladung platziert werden, damit die resultierende Kraft auf diese Ladung null ist?
Meine Ideen:
zu 1. Also die Beschleunigung habe ich schon errechnet, die beträgt a= -1,054 * 10^14. Dadurch dass die Beschleunigung ja negativ ist, wird das Elektron anscheinend ja abgebremst, es sei den ich habe mich verrechnet. Jedenfalls bereitet mit die Frage hier kopf zerbrechen: Das Elektron ist ja negativ, dh. es müsste sich ja eigentlich entgegen der richtung des Feldes bewegen oder? Da ja die Feldlinien von Positiv nach negativ verlaufen.
zu 2. Also die Kraft habe ich ausgerechnet, die ist ja auf jeder Ladung gleich. nur habe ich jetzt die Frage: Wenn die Kraft 48,33N beträgt, muss ich dass dann noch mit zwei Multiplizieren? Da wir ja in einem Dreieck sind und ja eigentlich auf jede Ladung zwei Kräfte wirken oder?
3. Hier komme ich um ehrlich zu sein gar nicht weiter. Ich könnte ohne weiteres die KRaft zwischen den gegebenen Ladungen berechnen, aber mehr auch nicht. Ich hab irgendwie das gefühl, dass mir zu viel fehlt.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Apr 2015 17:24 Titel: |
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| Drain hat Folgendes geschrieben: | | Also die Beschleunigung habe ich schon errechnet, die beträgt a= -1,054 * 10^14 |
Das ist keine Beschleunigung, sondern nur eine Zahl. Eine physikalische Größe besteht aber immer aus Zahlenwert und Einheit.
| Drain hat Folgendes geschrieben: | | Dadurch dass die Beschleunigung ja negativ ist, wird das Elektron anscheinend ja abgebremst, ... |
Nur wenn es eine Gechwindigkeitskomponente in Feldrichtung hat. Aber warum kümmert Dich das? Nach einer Geschwindigkeit ist nicht gefragt, sondern nur nach der Beschleunigung. Die ist unabhängig von der momentanen Geschwindigkeit.
| Drain hat Folgendes geschrieben: | | Das Elektron ist ja negativ, dh. es müsste sich ja eigentlich entgegen der richtung des Feldes bewegen oder? |
Wie gerade gesagt, muss das nicht unbedingt der Fall sein. Richtig ist jedoch, dass die Beschleunigung der Feldrichtung genau entgegengesetzt ist. Nach etwas anderem war auch gar nicht gefragt.
| Drain hat Folgendes geschrieben: | | Wenn die Kraft 48,33N beträgt, muss ich dass dann noch mit zwei Multiplizieren? |
Ja, aber zusätzlich auch noch mit cos30°. Denn Kräfte sind Vektoren, müssen also auch vektoriell addiert werden. Mach Dir 'ne Skizze, dann siehst Du, woher die 30° kommen.
| Drain hat Folgendes geschrieben: | | 3. Hier komme ich um ehrlich zu sein gar nicht weiter. Ich könnte ohne weiteres die KRaft zwischen den gegebenen Ladungen berechnen, aber mehr auch nicht. |
Das ist aber nicht die Aufgabenstellung. Die Aufgabenstellung fragt nach der Stelle in der Umgebung der beiden Ladungen, an der die Feldstärke Null ist. Denn wo die Feldstärke Null ist, wirkt auch keine Kraft auf eine dort befindliche Ladung. Auch hier dürfte eine Skizze Dich auf den richtigen Weg bringen.
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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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| Drain Verfasst am: 18. Apr 2015 18:22 Titel: |
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Also schonmal danke für deine Schnelle antwort 
"Ja, aber zusätzlich auch noch mit cos30°. Denn Kräfte sind Vektoren, müssen also auch vektoriell addiert werden. Mach Dir 'ne Skizze, dann siehst Du, woher die 30° kommen. "
Also müsste ich dann die Kraft mal zwei und mal Cos30° rechnen? Ich verstehe warum der cosinus da ist, aber wozu 30°? müsste es nicht 60° sein? Wir haben ja ein dreieck und demnach drei winkel die allesamt 60° haben? Das verstehe ich noch nicht so ganz.
Und bei Aufgabe 3. habe ich mir schon zig Skizzen gemacht und verstehe es dennoch nicht.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Apr 2015 18:50 Titel: |
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| Drain hat Folgendes geschrieben: | Also müsste ich dann die Kraft mal zwei und mal Cos30° rechnen? Ich verstehe warum der cosinus da ist, aber wozu 30°? müsste es nicht 60° sein? Wir haben ja ein dreieck und demnach drei winkel die allesamt 60° haben? Das verstehe ich noch nicht so ganz.
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Wenn Du Dir eine Skizze machen würdest, würdest Du sehen, dass die Gesamtkraft die Richtung der Winkelhalbierenden hat.
Zu 3.
Wie wäre es denn damit (s.u)?
Die Pfeile sollen die Intensität und die Richtung der Feldstärke andeuten. Die Intensität ist dabei nicht durch die Pfeillänge repräsentiert, sondern durch die Dichte der Pfeile. Je dichter zusammen, desto stärker ist das Feld.
Die Pfeile sind bis ins Unendliche verlängerbar. Ich habe beispielhaft nur je 3 Pfeile jeder Ladung verlängert. Dadurch kannst Du sehen, an welchen Stellen die Feldstärken beider Ladungen entgegengerichtet sind und deshalb prinzipiell in Frage kommen und welche Stellen generell nicht in Frage kommen. Kommst Du damit schon weiter?
| Beschreibung: |
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| Angeschaut: |
1861 mal |
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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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| Drain Verfasst am: 18. Apr 2015 19:04 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Wenn Du Dir eine Skizze machen würdest, würdest Du sehen, dass die Gesamtkraft die Richtung der Winkelhalbierenden hat. |
Also ich hab eine Skizze gegeben gehabt, aber irgendwie sehe ich sowas immer nicht.
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Zu 3.
Wie wäre es denn damit (s.u)?
Die Pfeile sollen die Intensität und die Richtung der Feldstärke andeuten. Die Intensität ist dabei nicht durch die Pfeillänge repräsentiert, sondern durch die Dichte der Pfeile. Je dichter zusammen, desto stärker ist das Feld.
Die Pfeile sind bis ins Unendliche verlängerbar. Ich habe beispielhaft nur je 3 Pfeile jeder Ladung verlängert. Dadurch kannst Du sehen, an welchen Stellen die Feldstärken beider Ladungen entgegengerichtet sind und deshalb prinzipiell in Frage kommen und welche Stellen generell nicht in Frage kommen. Kommst Du damit schon weiter? |
Also verstehe ich das jetzt richtig, dass je weiter man von der Punktladung entfernt ist, die Feldstärke am geringsten ist? Dh. ja dass dann due dritte Ladung weiter von den beiden entfernt sein müsste? Die Skizze hiflt mir leider nicht wirklich, ich komme mit skizzen nicht so klar, rechnungen helfen mir mehr.
Wenn ich jetzt die Formel für die Columbkraft habe, wie könnte ich dass dann errechnen? Kann man das überhaupt errechnen? ich will keine Lösung, aber vielleicht einen ansatz, damit ich damit was anfangen kann.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Apr 2015 19:44 Titel: |
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Überlege doch erstmal, an welchen Stellen die Feldstärken beider Ladungen einander entgegengerichtet sind. Im nächsten Schritt können wir dann überlegen, wo die entgegengesetzten Feldstärken gleichen Betrag haben.
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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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| Drain Verfasst am: 18. Apr 2015 19:48 Titel: |
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Ich würde jetzt einfach aus Intuition herraus sagen, dass sie Feldlinien auf der Achse, auf der sich die Ladungen befinden, entgegengerichtet sind?
Nochmal zu zwei, da habe ich jetzt folgendes gerechnet:
Fc= 48, 334N
Fc * 2* cos 30° = 14, 91N
Ist das richtig?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Apr 2015 20:08 Titel: |
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| Drain hat Folgendes geschrieben: | | Ich würde jetzt einfach aus Intuition herraus sagen, dass sie Feldlinien auf der Achse, auf der sich die Ladungen befinden, entgegengerichtet sind? |
Nein. Zwischen den beiden Ladungen haben beide Feldstärken dieselbe Richtung. Aber links und rechts neben beiden Ladungen sind die Feldstärken einander entgegengesetzt. Links neben der linken Ladung ist die "schwarze" Feldstärke nach links, die "rote" Feldstärke nach rechts gerichtet, rechts neben der rechten Ladung gerade umgekehrt.
Und jetzt überlegst Du, welche der beiden Feldstärken die "prinzipiell stärkere" ist, d.h. welche der beiden Feldstärken trotz größeren Abstands von der felderzeugenden Ladung betragsmäßig genau so sein kann, wie die der Ladung mit geringerem Abstand. Du bist Dir doch im Klaren darüber, dass für den Feldstärkebetrag in der Umgebung einer Punktladung gilt
oder? Dabei ist r der Abstand von der felderzeugenden Ladung.
| Drain hat Folgendes geschrieben: | Nochmal zu zwei, da habe ich jetzt folgendes gerechnet:
Fc= 48, 334N
Fc * 2* cos 30° = 14, 91N
Ist das richtig? |
Da hast Du Dich aber kräftig verrechnet, wie Du bereits im Kopf abschätzen kannst. Vermutlich hast Du Deinen Taschenrechner auf Bogenmaß anstatt auf Gradmaß eingestellt.
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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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| Drain Verfasst am: 19. Apr 2015 11:34 Titel: |
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Ok ich hatte meinen Taschenrechner wirklich auf Bogenmaß eingestellt, aber jetzt hab ich es geändert und aufgabe zwei ist gelöst, danke dafür 
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Nein. Zwischen den beiden Ladungen haben beide Feldstärken dieselbe Richtung. Aber links und rechts neben beiden Ladungen sind die Feldstärken einander entgegengesetzt. Links neben der linken Ladung ist die "schwarze" Feldstärke nach links, die "rote" Feldstärke nach rechts gerichtet, rechts neben der rechten Ladung gerade umgekehrt. |
Ja das klingt plausiebel.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | Und jetzt überlegst Du, welche der beiden Feldstärken die "prinzipiell stärkere" ist, d.h. welche der beiden Feldstärken trotz größeren Abstands von der felderzeugenden Ladung betragsmäßig genau so sein kann, wie die der Ladung mit geringerem Abstand. Du bist Dir doch im Klaren darüber, dass für den Feldstärkebetrag in der Umgebung einer Punktladung gilt
oder? Dabei ist r der Abstand von der felderzeugenden Ladung. |
Und wie finde ich heraus welche Feldstärke die größere ist? ich würde jetzt tatsächlich mehrere Formeln rauskramen und damit was rechnen, muss ich das machen, oder erkennt man das so?
Ich weiß das r der Abstand ist, die Formel ist mir auch klar, die brauchte ich ja schon für vorige Aufgaben, damit kann ich auch soweit umgehen, aber irgendwie nicht bei Aufgabe drei.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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Drain
Anmeldungsdatum: 18.04.2015
Beiträge: 6
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| Drain Verfasst am: 21. Apr 2015 17:17 Titel: |
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Ok vielen dank, ich konnte die Aufgabe nun erfolgreich lösen und weiß jetzt auch warum ich sie nicht hinbekommen habe
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