Elektrisches Feld und Kondensator

board · Anmeldungsdatum: 25.04.2007 Beiträge: 3

Versteht mich nicht falsch, ich will nicht, das hier jemand für mich die Aufgaben rechnet damit ich nix machen muss.
Ich brauche wirklich hilfe.
Ich habe 3 Übungsaufgaben für meine anstehende Klausur.
Ich habe für alle Aufgaben die Ergebnise, doch ich komm mit den Aufgaben nicht klar.
Könnte mir jemand helfen, und mir zeigen wie ich auf die Ergebnise komme?
Ich wäre euch wirklich sehr dankbar, wenn ihr mir das Erklären würdet bzw. welche Formel ich benutzen muss.

Hier die Aufgaben:
a)Eine Konduktorkugel trägt die Ladung Q1=2*10^-7 C. In ihrer Nähe hängt isoliert eine ungeladene Styroporkugel mit leitender Oberfläche. Die mittelpunkte der Kugeln befinden sich gleich hoch über der Tischplatte und sind d=20 cm voneinander entfernt. Die Styroporkugel hat die Masse m= 1g. Wie groß ist die horizontale Anfangsbeschleunigung der Styroporkugel, wenn auf sie die Ladung q2= 10^-8 C gebracht wird?

Ergebnis= a= 0,449 m/s^2

b) Eine Metallkugel mit dem Radius r=10cm trägt die Ladung Q=10^--9 C. Wie groß ist die elektrische Feldstärke in allen Punkten, die von der Kugeloberfläche den Abstand a020cm haben?

Ergebnis= E= 99,9 V/m

c) Ein Demonstrationsplattenkondensator besteht aus zwei kreisförmigen Metallplatten mit dem Radius r=10cm.
c1) Der Plattenabstand wird auf d=3mm eingestellt. Wie groß ist die elektrische Feldstärke des homogenen Feldes zwischen den Platten und wie groß ist die Ladung auf den Platten, wenn die Spannung U=400 V angelegt wird?
c2) Wie verändern sich Feldstärke und Ladung, wenn der Plattenabstand ohne Abschaltung des Kondensators von der Spannungsquelle verdoppelt wird und das Feld weiterhin als homogen angesehen werden darf?
c3) Wie verändern sich Feldstärke und Ladung, wenn der zunächst bei U=400 V aufgeladene Kondensator von der Spannungsquelle abgeschaltet und dann der Plattenabstand auf die Hälfte des ursprünglichen Abstandes eingestellt wird? Wie ändert sich dabei die Spannung zwischen den Kondensatorplatten?

Ergebnis=
C1) E= 1,33 * 10^5 V/m Q= 3,71 * 10^-8 AS
C2) Enach= ½ Evor Qnach= ½ Qvor
C3) Enach= Evor Qnach=Qvor Unach= ½ Uvor

-Christian- · Anmeldungsdatum: 08.07.2006 Beiträge: 199

Hallo board!

Der beste Anfang ist es immer, wenn du selbst einmal anfängst, was du dir zu der Aufgabe schon überlegt hast. Vielleicht fängst du einfach mal an mit der Teilaufgabe a.

Was fällt dir dazu ein? (Jeder Gedanke zählt, z.B. zu folgenden Fragen: Warum wird die Styroporkugel beschleunigt?)

smile

Gruß
Christian

board · Anmeldungsdatum: 25.04.2007 Beiträge: 3

Bei a habe ich zwar einen Ansatz, aber ich komme nicht auf das Ergebnis.

F=ma=1/4piE0Er*(Q1*Q2/r²)

1/4*3,14*8,85*10^-12AS/Vm*2,4=0,0000000002667744

2*10^-7*10^-9/10²= 0,000000000000000002

Das kommt mir schon voll falsch vor was ich hier gerechnet habe.
Eigentlich müsste ich danach F/m=a machen oder?
Aber m sind ja nur 1 g. Wie setze ich die 1g in die Formel ein bzw. in was muss ich die umwandeln?
Und ich bin mir auch nicht sicher ob 2,4 für Styropor richtig ist.
Ich habe jetzt die Dieelektrizitätszahl von Polystyrol genommen

-Christian- · Anmeldungsdatum: 08.07.2006 Beiträge: 199

Hallo board!

Die Formel, die du nutzen willst, also diejenige für die Coulomb-Kraft ist schonmal der richtige Ansatz. Nur beim anwenden der Formel ist da etwas schief gelaufen.

Das ist ja die Ausgangsgleichung, von der du ausgegangen bist, indem du die elektrische Kraft und das Newton'sche Grundgesetz zusammengebracht hast. Wie leicht zu erkennen ist, brauchst du ja nur die Masse m auf die andere Seite bringen und schon hast du die Formel für die gesuchte Beschleunigung.
(Du kannst aber natürlich auch, wie du das machen wolltest, erst die Coulombkraft ausrechnen und den errechneten Wert dann durch die Masse der Styroporkugel teilen.)

Nun müsstest du bloß einmal überlegen, was ein Dielektrikum ist und wie das aufgebaute elektrische Feld beschaffen ist, wenn sich zwei geladene Kugeln gegenüberliegen bzw. -hängen. Möchtest du einmal versuchen, diese beiden Fragen zu beantworten?

board · Anmeldungsdatum: 25.04.2007 Beiträge: 3

Das Dielektrikum ist doch eine Zahl, die ich aus der Tabelle entnehmen muss oder nicht?
Die muss man eigentlich nicht ausrechnen, da die in der Tabelle steht.
Wenn ich falsch liege, bitte korrigieren.

-Christian- · Anmeldungsdatum: 08.07.2006 Beiträge: 199

Mathology · Anmeldungsdatum: 18.10.2013 Beiträge: 415

Wofür ist das e_r? Also man hat d=20cm Und man hat die ganzen Ladungen q1 und q2 gegeben.

Also für r setzt man 10cm ein oder? Weil d ist ja durchmesser und r=d/2 ich versuche mich gerade auch an dieser aufgabe Big Laugh

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Was e_r ist, steht im Beitrag oberhalb des Deinigen. In den Aufgaben ist aber kein Dielektrikum vorhanden, welshalb

ist. d ist der Abstand der Kugelmittelpunkte und somit der Abstand der Ladungen (vielleicht solltest Du die Aufgaben schon einmal genau durchlesen...). Somit r=d.

Mathology · Anmeldungsdatum: 18.10.2013 Beiträge: 415

Ahso ok