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Coulomb-Gesetz + ist 1C gleich 1C ?
 
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suineg
Gast





Beitrag suineg Verfasst am: 26. März 2018 13:25    Titel: Coulomb-Gesetz + ist 1C gleich 1C ? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Mich verwirrt folgendes zum Coulomb Gesetz, bei der Lektüre von Douglas C. Giancoli´s "Physik":

1C = 1As

Gleichzeitig steht geschrieben: "1C [(=1As??)]ist somit der Ladungsbetrag, der, wenn zwei 1,0m voneinander entfernte Punktladungen eine Kraft von 9*10^9N aufeinander ausüben."

Wie passen diese zwei doch sehr unterschiedlichen Größenordnungen von 1C = 1As, und |1C|= 9*10^9N zusammen?

Meine Ideen:
Ich meine, wenn ich jetzt 2 Batterien mit je 3000mAh je einen Meter entfernt voneinander gegenüberstelle..

Der maßgebliche verwirrende Faktor ist daher k, bzw. (1/(4pi*epsilon0).
Also, ich habe 2 Punktladungen, welche aufeinander einen Ladungsbetrag von 1C ausüben. -> aber damit müsste doch Q1=Q2=r=1 sein?

Steh da grade echt auf der Leitung..
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 26. März 2018 13:36    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

das ist ein bisschen unglücklich formuliert. Was wahrscheinlich gemeint ist, ist, dass zwei Ladungen mit dem Ladungsbetrag 1C mit einem Abstand von 1m zueinander eine Kraft von 9*10^9 N aufeinander ausüben.
Man kann eine Ladung nicht auf etwas ausüben (was auch immer damit gemeint ist). Mit dem Ladungsbetrag ist lediglich gemeint, dass es keine Rolle für den Betrag der wirkenden Kraft spielt, ob die Ladung der Ladungsträger negativ oder positiv ist; das Vorzeichen der Ladungen ändert nur die Richtung der wirkenden Kraft.

Gruß
elbilo


Zuletzt bearbeitet von elbilo am 26. März 2018 13:41, insgesamt einmal bearbeitet
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 3889

Beitrag Myon Verfasst am: 26. März 2018 13:39    Titel: Re: Coulomb-Gesetz + ist 1C gleich 1C ? Antworten mit Zitat

suineg hat Folgendes geschrieben:
Gleichzeitig steht geschrieben: "1C [(=1As??)]ist somit der Ladungsbetrag, der, wenn zwei 1,0m voneinander entfernte Punktladungen eine Kraft von 9*10^9N aufeinander ausüben."


Wenn der Satz so im Buch steht, ist er grammatikalisch nicht korrekt. Er wil sagen: zwei Punktladungen von je 1 C im Abstand von 1m üben eine Kraft von etwa 9*10^9 N aufeinander aus (Abstossung, bei Ladungen mit gleichem Vorzeichen, Anziehung, bei unterschiedlichem Vorzeichen.

Zitat:
Wie passen diese zwei doch sehr unterschiedlichen Größenordnungen von 1C = 1As, und |1C|= 9*10^9N zusammen?

Ladungen und Kräfte haben zuerst einmal gar nichts miteinander zu tun. Kräfte können verschiedene Ursachen haben. Aber zwischen geladenen Körpern wirkt eine Coulombkraft, die durch das Coulombgesetz gegeben ist.

Zitat:
Ich meine, wenn ich jetzt 2 Batterien mit je 3000mAh je einen Meter entfernt voneinander gegenüberstelle..

Zwei Batterien mit dieser Kapazität üben keine Kraft aufeinander aus, denn die Batterien sind insgesamt elektrisch neutral. Die Batterie hat aber die Fähigkeit, z.B. während 3h einen Strom von 3A abzugeben.

Zitat:
Der maßgebliche verwirrende Faktor ist daher k, bzw. (1/(4pi*epsilon0).
Also, ich habe 2 Punktladungen, welche aufeinander einen Ladungsbetrag von 1C ausüben. -> aber damit müsste doch Q1=Q2=r=1 sein?

Das verstehe ich jetzt nicht. Ladungen und Abstände/Längen sind doch komplett verschiedene Dinge..?


...und elbilo war schneller...
suineg
Gast





Beitrag suineg Verfasst am: 26. März 2018 15:00    Titel: Zuallererst Vielen Dank euch beiden Antworten mit Zitat

für die schnelle Antwort!

{Zwei Batterien mit dieser Kapazität üben keine Kraft aufeinander aus, denn die Batterien sind insgesamt elektrisch neutral. Die Batterie hat aber die Fähigkeit, z.B. während 3h einen Strom von 3A abzugeben.}


ok.. aber zwei Kugelkondensatoren könnte ich mit je 1As aufladen?
Wenn ich diese dann in 1m Abstand einander gegenüberstelle, müsste sich bei der daraus entstehenden Kraft von 9*10^9N regelrecht die Höllenpforte öffnen..



{Zitat:
Der maßgebliche verwirrende Faktor ist daher k, bzw. (1/(4pi*epsilon0).
Also, ich habe 2 Punktladungen, welche aufeinander einen Ladungsbetrag von 1C ausüben. -> aber damit müsste doch Q1=Q2=r=1 sein?

Das verstehe ich jetzt nicht. Ladungen und Abstände/Längen sind doch komplett verschiedene Dinge..?}

Was ich meine ist, wenn ich ich jetzt je eine Ladung Q1 und Q2 habe mit je 1C. Diese im Abstand von r=1m gegenüberstelle, und die daraus resultierende Kraft 1C²/m² ist, dann wäre das für mich nachvollziehbar.
Aber mit dem Faktor k bzw (1/(4pi*epsilon0)) komme ich auf keinen grünen Zweig. Einfach deshalb, weil diese zwei kleinen Ladungen von je 1As dadurch aufgeblasen werden zu einer unvorstellbar großen Kraft.
Also wie kommt dieser Faktor k in die Formel?
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 26. März 2018 15:43    Titel: Antworten mit Zitat

Der Faktor k kommt ursprünglich aus der Flächenladungsdichte der Punktladung und dessen Kapazität.

Eine relativ gute Herleitung mit Erklärung findest du hier:
http://physikunterricht-online.de/jahrgang-11/coulombsches-gesetz/
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8176

Beitrag jh8979 Verfasst am: 26. März 2018 16:30    Titel: Antworten mit Zitat

elbilo hat Folgendes geschrieben:
Der Faktor k kommt ursprünglich aus der Flächenladungsdichte der Punktladung und dessen Kapazität.

Der Faktor k ist reine Definition. In diesem Fall die Definition der Ladungseinheit Coulomb.
Zitat:

Eine relativ gute Herleitung mit Erklärung findest du hier:
http://physikunterricht-online.de/jahrgang-11/coulombsches-gesetz/

"Relativ gut" heisst in diesem Fall falsch smile
Das kommt nur durch Zufall das richtige raus.
elbilo



Anmeldungsdatum: 12.02.2018
Beiträge: 152

Beitrag elbilo Verfasst am: 26. März 2018 16:58    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
elbilo hat Folgendes geschrieben:
Der Faktor k kommt ursprünglich aus der Flächenladungsdichte der Punktladung und dessen Kapazität.

Der Faktor k ist reine Definition. In diesem Fall die Definition der Ladungseinheit Coulomb.
Zitat:

Eine relativ gute Herleitung mit Erklärung findest du hier:
http://physikunterricht-online.de/jahrgang-11/coulombsches-gesetz/

"Relativ gut" heisst in diesem Fall falsch smile
Das kommt nur durch Zufall das richtige raus.


Dann entschuldige ich mich für meine falsche Aussage und bedanke mich für die Richtigstellung. Bin selbst noch Schüler und so ähnlich hatten wir das auch in der Schule gemacht, merke aber gerade selber, dass das nicht so richtig ist.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 5965

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. März 2018 17:13    Titel: Re: Zuallererst Vielen Dank euch beiden Antworten mit Zitat

suineg hat Folgendes geschrieben:
zwei Kugelkondensatoren könnte ich mit je 1As aufladen?

Du meinst Konduktorkugeln? Ich fürchte, soviel bekommst Du nicht drauf.

suineg hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich diese dann in 1m Abstand einander gegenüberstelle, müsste sich bei der daraus entstehenden Kraft von 9*10^9N regelrecht die Höllenpforte öffnen..

Das ist eben der Unterschied zwischen dem Coulombgesetz, das nur für Punktladungen gilt (da käme tatsächlich diese Kraft heraus), und der Kraft zwischen real ausgedehnten Kondensatorplatten, die man völlig anders berechnen muss.

Aber missbrauchen wir mal doch kurz die Formel CU=Q, nur aus Interesse. Nehmen wir statt zwei Kugeln zwei kleine Platten, vielleicht 10cm*10cm, also 0,01m². Die sollen einen Meter auseinanderstehen. Das gibt, ebenfalls unter Missbrauch einer Formel, eine Kapazität von 0,0854 Picofarad. Und damit, um auf Q=1C zu kommen, eine Spannung von 11,3 Gigavolt. So gesehen hast Du mit der Höllenpforte recht.

Viele Grüße
Steffen
suineg
Gast





Beitrag suineg Verfasst am: 27. März 2018 11:40    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank!

ok, das heißt der eigentliche Knackpunkt ist die Ausdehnung der Punktladungen?
-> Punktladungen werden als unendlich klein betrachtet, daher ergibt sich aus zwei Punktladungen, zu je 1C, im Abstand von 1m diese enorme Kraft von 9*10^9N.

Stimmt das soweit?


Wenn das stimmt, dann würde mich sehr interessieren, warum dem so ist.. Weshalb ist die aus zweier unendlich kleiner Punktladungen resultierende Kraft so viel größer, als die resultierende Kraft zweier Ladungen mit der Ausdehnung von x (zB.: 5) cm?
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