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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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i-ben-i
Gast





BeitragVerfasst am: Di Dez 01, 2009 8:58 pm    Titel: Addition von Ladungen in einem Punkt rechnerisch lösen Antworten mit Zitat

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

BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 10:00 am    Titel: Antworten mit Zitat

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





BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 2:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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
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Anmeldedatum: 13.03.2007
Beiträge: 2079
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 4:06 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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.

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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





BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 5:36 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hallo isi1,

also ich habe mir jetzt deine Vektorgleichung unter "LATEX" angeschaut...

so kann ich ehrlicherweise nichts anfangen Embarassed
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
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Beiträge: 2079
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 6:06 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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. Smile

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





BeitragVerfasst am: Mi Dez 02, 2009 7:40 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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 Rolling Eyes

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





BeitragVerfasst am: Do Dez 03, 2009 2:19 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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





BeitragVerfasst am: Fr Dez 04, 2009 5:04 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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 Rolling Eyes


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
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BeitragVerfasst am: Fr Dez 04, 2009 7:59 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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).

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Langold
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BeitragVerfasst am: So Dez 06, 2009 12:44 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hi i-ben-i!

Ist jetzt alles klar? Oder kann man noch helfen?
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i-ben-i
Gast





BeitragVerfasst am: So Dez 13, 2009 7:08 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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
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BeitragVerfasst am: So Dez 13, 2009 9:46 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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

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i-ben-i
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BeitragVerfasst am: Di Dez 15, 2009 11:35 pm    Titel: Antworten mit Zitat

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
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BeitragVerfasst am: Mi Dez 16, 2009 11:18 am    Titel: Antworten mit Zitat

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.

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