ladung/potential

lusche · Anmeldungsdatum: 18.03.2006 Beiträge: 2

hallo,
ich habe folgendes problem mit der aufgabe:
es sind 4 punktladungen auf einem quadr. gitter mit abstand 5cm angeordnet.
wie groß ist die kraft auf ladung q4?
wie groß ist der feldstärkevektor im zentrum des quadrats?
wie groß ist das e-feld an ladung q4?
welcher int. feldfluss kommt aus einer kugel in der mitte des quadrats mit dem radius r=9cm?
wie groß ist die spannung zwischen q1/q2 und q2/q4?

kann damit überhaupt nichts anfangen. brauche dringend hilfe. wie muss ich rechnen und vorgehen?

munich · Anmeldungsdatum: 04.02.2006 Beiträge: 255

schau mal in deiner formelsamlung nach coulomb-feld oder coulomb-potenzial.
da solltest du eine passende formel finden, es geht dabei einfach um die potenzialunterschiede zwischen den kugeln und um die damit verbundenen Kräfte.
Wenn du damit dann noch nix anfangen kannst nochmal melden !
cu

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Also, erstmal die Kraft auf q4: Kannst Du ausrechnen, wie die Kraft auf q4 ist im Feld der Ladung q1? Und dann auch vom Feld der Ladung q2 und q3? Wenn Du die Kräfte vektoriell addierst, dann hast Du das was Du suchst.
Das Feld in der Mitte bekommst Du, indem Du die Vektorfelder der einzelnen Ladungen addierst (dafür reicht aber die Summe der Feld-Vektoren in der Mitte).
Der Fluß durch die Kugel bekommst Du aus dem Integralsätzen. Der ist nämlich gerade die Summe der "Quellen" innerhalb des Volumens (der Kugel).

Gruß
Marco

PS: Die fehlenden Fragen kannst Du ja noch selber versuchen! Big Laugh

Ich wollte Dir nur einen Anstoß geben.

lusche · Anmeldungsdatum: 18.03.2006 Beiträge: 2

hallo,
tut mir leid ich versteh euch nicht. die ladungen q1-q4 sind die ladungen der kleinen kugeln immer im abstand von 5 cm.
könnt ihr mir vielleicht genauer sagen, was ich machen muss?

Schrödingers Katze · Anmeldungsdatum: 10.07.2005 Beiträge: 695 Wohnort: Leipzig

Ich bin hier auf den Thread mit den vier Punktladungen gestoßen und habe mit Erschrecken gemerkt, dass ich eines nicht lösen könnte:

Wie berechnet man die Spannung zwischen zwei Punktladungen?

Mit der Potentialdifferenz scheint das hier nicht zu gehen, weil die Ladungen in etwa gleich groß ist und daher nicht so sehr von Felderzeugender Ladung - Probeladung ausgegangen werden kann, um die Gleichung für's Potential anzuwenden. Da würde man ja irgendwie nur eine der beiden Ladungen verbauen, und ich kann mir nicht vorstellen, dass die Spannung von der anderen unabhängig ist.

Mit E=U/d kommt man irgendwann auf dasselbe Problem, weil auch im E-Feld nur eine Ladung steckt.

Oder muss man am Ende gar die Ladungsdifferenz in die Potentialgleichung einsetzen?

Bitte um elastischen Denkanstoß!

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

Das mit der Bestimmung der Potentialdifferenz ist Unsinn.
Die Spannung kann in der Nähe einer Punktladung nicht definiert sein, weil die Energie hier eine Singularität hat. Wenn es metallische Kugeln mit Radius R wären - kein Problem. Aber so kann es nicht gehen.

Das Potential einer einzelnen Punktladung gegen "unendlich" ist ja

Die Spannung zwischen zwei Punkten ist andererseits die Differenz von zwei Potentialen. Sind die beiden Punkte Punktladungen, dann kann die Singularität nur wegfallen wenn beide Ladungen gleich sind. Ansonsten ist die Differenz +/- Unendlich.

Alle anderen Aufgaben sind aber durchaus lösbar.

Schrödingers Katze · Anmeldungsdatum: 10.07.2005 Beiträge: 695 Wohnort: Leipzig

Aha. Hab ich doch heimlich schon fast vermutet. Warum sollte auch zwischen zwei Ladungen eine Spannung definiert sein, wenn sich die eine Ladung nicht im Feld der anderen von A nach B bewegt und dabei eine Differenz mit Hilfe von Arbeit überwindet. Bzw. wenn die eine in die andere hineinbewegt wird wäre es halt unendlich gegenüber ihrem Startpunkt.

Danke!

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

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

Potential am Ort von Q2 gegen Referenzpunkt unendlich:

Potential am Ort von Q4 gegen Referenzpunkt unendlich:

Nun ist die Spannung zwischen zwei Punkten einfach die Potentialdifferenz:

Wichtig ist nur, dass sich hier die beiden Singularitäten wegsubtrahieren, das Resultat ist nur rein Zufällig Null (wegen der hohen Symmetrie).