Vergleich E-Feld einer Kugel mit Gravitationsfeld der Erde

Gast

Die Aufgabe is:
(1.) Vergleiche das Feld um eine negativ geladene Kugel mit dem Gravitationsfeld der Erde.
(2.)Zeige Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
(3.)Und dann sollen diese Felder noch qualitativ(?) beschrieben werden...

Naja, von den Feldlinien her, dürften die beiden ja gleich aussehen, bloß das wär dann halt auch schon die einzige Gemeinsamkeit die ich da hätte.

Und ist das Feld um die neg. geladene Kugel und das Gravitationsfeld der Erde inhomogen oder homogen?

Bitte um Hilfe Hilfe

Danke schonmal.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Naja, das ist ja schon eine sehr große Gemeinsamkeit. Wenn die Felder (bis auf konstante Faktoren) gleich sind, fragt man sich doch zu Recht, wo denn der Unterschied ist.
Der Unterschied liegt meines Erachtens hauptsächlich darin, dass es zwar positive und negative Ladungen gibt, so dass ein E-Feld sowohl anziehen als auch abstoßen kann, je nach Ladung der beteiligten Ladungsträger, so etwas bei einem Gravitationsfeld aber nicht existiert. Da ziehen sich die Massen immer an und es gibt keine negativen Massen (zumindest wurden bis jetzt noch keine nachgewiesen...). Spätestens, wenn man drei Körper betrachtet wird das deutlich: Bei der Gravitation ziehen sich alle drei gegenseitig an, bei der E-Statik geht das nicht, weil mindestens zwei dann die selbe Ladung haben müssen und sich abstoßen.
Das Feld einer Kugel ist übrigens inhomogen. Ein homogenes Feld hätte ja überall den selben Feldvektor. Bei einer Kugel ändert sich aber sowohl die Richtung des Vektors (sonst würde man ja tatsächlich von der Erde runterfallen, wenn man in Australien ist...) als auch der Betrag, wenn man sich z. B. von der Kugel entfernt. Man kann allerdings das Feld als homogen betrachten, wenn man nur einen ganz kleinen Ausschnitt sich ansieht. Das Schwerefeld in unserem Lebensbereich, also vielleicht im Umkreis von 100km und bis in eine Höhe von ein paar hundert Metern (ok, bei schnudl sind es wohl eher einige km Höhenunterschied... er kommt ja aus Österreich... Big Laugh

) kann man schon noch als homogen betrachten für die meisten Anwendungen.

Gruß
Marco

Gast

ok danke.

und das gravitationsfeld? homogen oder inhomogen?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Ich meinte eigentlich beide gleich. Du sagtest doch selber, dass die Felder gleich "aussehen". Stell' Dir doch die Feldlinien vor. Sind die alle parallel und haben die identischen Abstände, wie es z. B. in einem Plattenkondensator zwischen den Platten der Fall ist?

Gruß
Marco

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Von den Feldlinien sieht es wirklich gleich aus. Es ist ein Zentralfeld mit 1/r^2 Charakteristik. Dieses hat die besondere Eigenschaft, dass das Produkt aus Feldstärke mal Oberfläche der Kugel von dem Radius, an dem man die Feldstärke misst immer gleich ist, nämlich proportional zu der Ladungsmenge bzw. Massenmenge welche das Feld erzeugt.

Z.B:

Und

Weiters ist in beiden Fällen das Feld durch ein Potenzial beschreibbar. Die Steigung (der Gradient) des potentials ist dann das Feld. In anderen Worten heisst dies: Die Arbeit die man verrichten muss um einen Masse oder Ladung durch das Feld von A nach B zu bringen ist vom konkreten weg unabhängig und lediglich durch die Differenz der Potenziale an den Orten A und B gegeben (Spannung)

Ein wesentlicher Unterschied ist jedoch der, dass im Gravitationsfeld sich alle Massen gleich schnell annähern, während dies im elektrostatischen Feld nicht der Fall ist. Dies liegt daran, dass träge und schwere Masse gleich sind, d.h. es wird nicht unterschieden zwischen der Masse die das Feld erzeugt und der Masse die für die Trägheit verantwortlich ist.

Gast

also beide inhomogen?
sorry, ich bin so physik-dumm... traurig

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich glaube, die Frage homogen oder inhomogen (Antwort: beides, je nachdem, wie genau du hinguckst) wurde auch hier schon mal ganz gut erklärt:

http://www.physikerboard.de/htopic,4097,homogen+inhomogen.html

Das sagt dasselbe nochmal in anderen Worten, was Marco hier schon erklärt hat.

Wenn du mich darauf festnageln möchtest, ob das gesamte elektrische Feld und das gesamte Gravitationsfeld der Erde homogen oder inhomogen ist, dann entscheide ich mich eindeutig in beiden Fällen für inhomogen. Denn wenn ich den gesamten Raum um die Kugel herum und um die Erde herum anschaue, ändern beide Felder sowohl ihren Betrag als auch ihre Richtung.