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Addition von Ladungen in einem Punkt rechnerisch lösen
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| Widerstandsberechnung temeperaturabhängiger Widerstände :: Elektrischer Schwingkreis |
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Nachricht |
i-ben-i Gast
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Verfasst am: Di Dez 01, 2009 8:58 pm Titel: Addition von Ladungen in einem Punkt rechnerisch lösen |
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im unterricht haben wir die kräfte der Ladungen in einem Punkt im koordinatensystem eingezeichnet. dann die einzelnen Kräfte-Pfeile grafisch verschoben. somit konnten wir die resultierende Elektrische Feldstärke ablesen.
Meine Frage ist: kann man das auch rechnerisch Lösen? Also nur die resultierende Elektrische Feldstärke in einem Punkt.
Hier vielleicht ein Beispiel:
Gegeben:
Punkt 1 (1|2)
Q 1 (2|4) mit der Ladung 1 Coulomb
Q 2 (5|2) mit der Ladung -2 Coulomb
Gesucht:
Resultierende Feldstärke in Punkt 1
Rechnerisch kann ich die einzelnen Feldstärken (also Q 1 wirkt auf den Punkt 1 mit 1,8e9 N/C und Q 2 wirkt auf den Punkt 1 mit -1,12e9 N/C) ja ausrechnen. aber Rechnerisch die Resultierende herausbekommen? gibt es dafür so eine Art Formel? |
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GvC
Anmeldedatum: 22.02.2009 Beiträge: 1362
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 10:00 am Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | gibt es dafür so eine Art Formel? |
Da gibt es so eine Art rechtwinkliges Dreieck, in dem die Hypotenuse den Betrag der jeweils errechneten Kraft darstellt, und die Katheten die x- bzw. y-Komponente dieser Kraft. Die Summe der x- und die Summe der y-Komponenten bilden nun die Katheten der gesuchten Gesamtkraft, deren Betrag sich per Pythagoras ausrechnen lässt.
Da Du die Aufgabe ja bereits zeichnerisch gelöst hast, hättest Du das eigentlich sofort erkennen können (Skizze). |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 2:45 pm Titel: |
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ja das ist logisch, aber dennoch brauche ich für diesen lösungsweg eine zeichnung, oder?
vielleicht sollte ich meine frage etwas anders stellen:
wie errechnet man die resultierende ohne einer skizze? |
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isi1 Site Admin
Anmeldedatum: 13.03.2007 Beiträge: 2079 Wohnort: München
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 4:06 pm Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | wie errechnet man die resultierende ohne Skizze? | Wie GvC schon andeutete, ibeni, die x- und y-Komponenten addieren.
Ich mach es Dir mal vor:
Messpunkt allgemein (x|y) ... als Vektor r
Ladung Q1 (x1|y1) ... als Vektor r1
Ladung Q2 (x2|y2)
....
Landung Qn (xn|yn)
Feldstärke E in N/C oder in V/m
Ich schreibe die Formeln mal in LATEX (siehe http://forum.physik-lab.de/ftopic3943.html )
Z.B. als Vektorgleichung:
[; \vec{E} = \sum_{i=1}^n \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q_i}{\left|\vec{r_i}-\vec{r}\right|^3} \cdot \left(\vec{r}-\vec{r_i}\right) ;]
Kannst Du damit was anfangen? Oder möchtest Du es aufgedröselt haben mit den x- und y-Komponenten?
Edit korrigiert: s.u. _________________ Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ
Zuletzt bearbeitet von isi1 am Mi Dez 02, 2009 6:13 pm, insgesamt einmal bearbeitet |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 5:36 pm Titel: |
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hallo isi1,
also ich habe mir jetzt deine Vektorgleichung unter "LATEX" angeschaut...
so kann ich ehrlicherweise nichts anfangen
aufgedroselt in die x- und y-komonente wäre sicher hilfreicher...
P.S.
ich hab das mal Grafisch gemacht und komme nicht auf dein ergebnis?
mfg i-ben-i |
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isi1 Site Admin
Anmeldedatum: 13.03.2007 Beiträge: 2079 Wohnort: München
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 6:06 pm Titel: |
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Ja, ibeni, ich hatte die Koordinaten von Punkt1 und Q1 vertauscht.
Dann habe ich
E1 = 1,9 GV/m∠-116,6°
E2 = 1,12GV/m∠0°
Eges=1,64GV/m∠-78,8°
Passt mit Deinen Werten zusammen.
Die Vektorformel hat halt den Vorteil, dass man sie nur (richtig) in den TR eintippen muss, um ein richtiges Ergebnis zu erhalten.
Wie geht das mit x- und y-Werten?
Die Beträge hattest Du ja schon, brauchts nur noch den Winkel. Und den kannst Du ja mit tan errechnen.
Dann in x-, y-Komponenten wandeln, addieren und ggf. wieder in polare Form zurück wandeln. _________________ Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: Mi Dez 02, 2009 7:40 pm Titel: |
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| isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Vektorformel hat halt den Vorteil, dass man sie nur (richtig) in den TR eintippen muss, um ein richtiges Ergebnis zu erhalten. |
die erscheint mir mit den vielen zeichen zu kompleziert^^
kann man die auch "einfacher" darstellen? also für dummies wie mich
| isi1 hat Folgendes geschrieben: | Wie geht das mit x- und y-Werten?
Die Beträge hattest Du ja schon, brauchts nur noch den Winkel. Und den kannst Du ja mit tan errechnen.
Dann in x-, y-Komponenten wandeln, addieren und ggf. wieder in polare Form zurück wandeln. |
hm...
beim ersten winkel also (Q1 [x2|y4] P1[x1|y2]) die differenz von x, hier also 1, und y, hier 2, "ausrechnen" und dann die gleichung:
alpha=arctan(2/1)
alpha=63,4°
und da es von Q1 "weggeschoben" wird -180°?
also dann -116,6°
beim zweiten winkel dann (Q2 [x5|y2] P1[x1|y2])
differenz 4 und 0
beta=arctan(0/4)
beta=0°
und dann weiter?
mfg i-ben-i |
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Langold Gast
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Verfasst am: Do Dez 03, 2009 2:19 pm Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | isi1 hat Folgendes geschrieben: | Wie geht das mit x- und y-Werten?
Die Beträge hattest Du ja schon, brauchts nur noch den Winkel. Und den kannst Du ja mit tan errechnen.
Dann in x-, y-Komponenten wandeln, addieren und ggf. wieder in polare Form zurück wandeln. |
hm...
beim ersten winkel also....dann -116,6°
beim zweiten winkel ....beta=0°
und dann weiter? | Das meint isi1 wahrscheinlich so:
1,8 ∠-116,6° = -0,806 - j 1,609
1,12 ∠0° = 1,12 + j 0
Die Summe ist 0,314 -j 1,609 = 1,64 ∠ -79°
Vielleicht hat isi1 genauere Werte verwendet |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: Fr Dez 04, 2009 5:04 pm Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | isi1 hat Folgendes geschrieben: | isi1 hat Folgendes geschrieben:
Die Vektorformel hat halt den Vorteil, dass man sie nur (richtig) in den TR eintippen muss, um ein richtiges Ergebnis zu erhalten. |
Embarassed die erscheint mir mit den vielen zeichen zu kompleziert^^
kann man die auch "einfacher" darstellen? also für dummies wie mich |
| Langold hat Folgendes geschrieben: |
1,8 ∠-116,6° = -0,806 - j 1,609
1,12 ∠0° = 1,12 + j 0
Die Summe ist 0,314 -j 1,609 = 1,64 ∠ -79°
Vielleicht hat isi1 genauere Werte verwendet |
ähm wie kommt man auf die werte? O_o |
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isi1 Site Admin
Anmeldedatum: 13.03.2007 Beiträge: 2079 Wohnort: München
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Verfasst am: Fr Dez 04, 2009 7:59 pm Titel: |
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Bin wieder da, ibeni, hast Du LATEX installiert, wie angegeben?
Denn den Latex-Originaltext zu lesen ist nicht lustig.
Und was ist unklar an Langolds Rechnung, er hat doch nur Deine Zahlen verwendet, oder oder sind Dir Polarkoordinaten und ihre Umwandlung in Kartesische Koordinaten neu? (Taschenrechner)
Stimmt, ich habe wahrscheinlich die exakten Werte mit dem TR verwendet (8 Stellen hinter dem Komma). _________________ Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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Langold Gast
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Verfasst am: So Dez 06, 2009 12:44 pm Titel: |
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Hi i-ben-i!
Ist jetzt alles klar? Oder kann man noch helfen? |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: So Dez 13, 2009 7:08 pm Titel: |
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so jetzt hab ich wieder zeit...
| isi1 hat Folgendes geschrieben: | | ...sind Dir Polarkoordinaten und ihre Umwandlung in Kartesische Koordinaten neu? (Taschenrechner) |
jep, genau das verstehe ich nicht.
LATEX hab ich installiert. Nur verstehe ich nicht was ich wo einsetzten muss und wie ich es dann in den taschenrechner eintippen muss... |
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isi1 Site Admin
Anmeldedatum: 13.03.2007 Beiträge: 2079 Wohnort: München
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Verfasst am: So Dez 13, 2009 9:46 pm Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | isi1 hat Folgendes geschrieben: | | ...sind Dir Polarkoordinaten und ihre Umwandlung in Kartesische Koordinaten neu? (Taschenrechner) |
jep, genau das verstehe ich nicht..... und wie ich es dann in den taschenrechner eintippen muss... | Kann Dein TR das?
Welchen TR hast Du denn?
Hier ist erklärt, wir man die Umwandlung durchführt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Polarkoordinaten#Ebene_Polarkoordinaten:_Kreiskoordinaten _________________ Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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i-ben-i Gast
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Verfasst am: Di Dez 15, 2009 11:35 pm Titel: |
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Casio fx-9860G
ausgehend von dieser formel, wenn das geht?
[; \vec{E} = \sum_{i=1}^n \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q_i}{\left|\vec{r_i}-\vec{r}\right|^3} \cdot \left(\vec{r}-\vec{r_i}\right) ;]
mfg i-ben-i |
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isi1 Site Admin
Anmeldedatum: 13.03.2007 Beiträge: 2079 Wohnort: München
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Verfasst am: Mi Dez 16, 2009 11:18 am Titel: |
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| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | | Casio fx-9860G | Ist ja ein ziemlich guter TR, Beni.
Ich habe die Bedienungsanleitung angesehen, auf Seite 1-7-2 oder 2-4-9 steht, wie man umwandelt (a+bi <--> r∠φ).
http://www.casio-europe.com/de/downloads/manuals/sgr/fx-9860G_de.pdf
| i-ben-i hat Folgendes geschrieben: | ausgehend von dieser formel, wenn das geht?
[; \vec{E} = \sum_{i=1}^n \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q_i}{\left|\vec{r_i}-\vec{r}\right|^3} \cdot \left(\vec{r}-\vec{r_i}\right) ;] | Bei meinem TR kann man diese Formel direkt eingeben (TI89),
bei Deinem musst Du eben per Hand in die Form r∠φ umwandeln, dann kannst Du leicht dividieren. _________________ Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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