Physik Forum

[DanielS]

ich habe folgende Hausaufgabe bekommen und habe keine Ahnung wie ich anfangen soll.

2 Kondensatorplatten sind mit einem 12 cm Abstand übereinander angeordnet. Die Spannung beträgt 1400 V
Genau zwischen den beiden Kondensatorplatten befinden sich ein elektron welches sich mit 1*10^7 m/s zur unteren negativen Platte bewegt. Genau in dem Moment in dem sich das Elektron von der Mitte nach unten bewegt wird der Storm angeschlossen, sodass sich das Elektron nach oben bewegt.
Die Frage ist nun: Welche Strecke legt das Elektron zurück bis es die positive Kondensatorplatte erreicht.

Die Lösung habe ich bereits bekommen, aber ich hätte gerne den Rechenweg. Und da ich in Physik eine totale Niete bin wäre es nicht schlecht wenn ihr mir auch eine kleine Legende zu den Variablen macht.

Danke schonmal

MfG Daniel

[GvC]

Senkrechter Wurf, nur andersrum, d.h. oben und unten vertauscht. Bei Vorhandensein des elektrischen Feldes wirkt eine konstante Kraft nach oben (vergleichbar mit der nach unten wirkenden Gewichtskraft beim senkrechten Wurf nach oben). Das Elektron hat aber eine Anfangsgeschwindgkeit nach unten (vergleichbar der Anfangsgeschwindigkeit nach oben beim senkrechten Wurf). Kannst Du damit bereits was anfangen? Die Bewegungsgleichungen für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung kennst Du doch, oder?

[DanielS]

Nein, leider hab ich Physikkentnisse wie ein Turnschuh.
Wir haben es auch im Unterricht gemacht, aber ich versteh einfach garnicht wie man darauf kommt. Kannst du mir ein wenig auf die Sprünge helfen und es mir nochmal für blöde erklären? Das wäre echt nett. Danke schonmal fürs lesen meines Problems.

[GvC]

Das Elektron bewegt sich zunächst nach unten, die Feldkraft wirkt aber nach oben. Es wird also auf seinem Weg nach unten abgebremst bis zum Stillstand, kehrt dann seine Bewegungsrichtung um und landet schließlich auf der oberen Platte. Der dabei zurückgelegte Weg s ist der von der Mitte bis zum Stillstand, ich nenne ihn mal s1, auf diesem Weg kehrt das Elektron wieder zurück und legt dann noch den halben Plattenabstand d/2 bis zum Auftreffen auf der oberen Elektrode zurück. Der gefragte insgesamt zurückgelegte Weg ist also

s = 2*s1 + d/2

Da d/2 bekannt ist, muss zur Bestimmung von s nur der "Bremsweg" s1 ermittelt werden. Das geschieht mit Hilfe der Bewegungsgleichungen für die gleichförmig beschleunigte (gebremste) Bewegung:

s1 = v0*t - a*t²/2
und
v = v0 - a*t

wobei v im Stillstand natürlich Null ist. Die Verzögerung (negative Beschleunigung) ermittelt sich aus F = m*a, wobei F die Coulombkraft auf das Elektron und m die Masse des Elektrons ist. Wenn Du das in die obigen beiden Gleichungen einsetzt, hast Du zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten (nämlich s1 und t), von der Du nur eine bestimmen musst. Das sollte sich machen lasssen, oder?

Du kannst die beiden Gleichungen auch erst nach s1 auflösen und anschließend die gegebenen (oder berechneten) Größen einsetzen.

[DanielS]

hey danke leute ich hab mich mal ein wenig dran gesetzt und nochmal in meinen Unterlagen nachgeguckt. Ich hab es aber ein wenig anders gemacht.

s= 2s1+d/2 hab ich gelassen aber ich habe s1 auf einem anderen Weg ausgerechnet.

Die Höhe beim senkrechten Wurf ist h=V0² /2g

g ist in diesem Fall a

also hab ich a ausgerechnet: a = e*U / d*m

damit hatte ich dann h und h = s1
und habe für s=0,1088m raus.

Kann das bitte jemand nachrechnen und mir dann bestätigen? Danke für die Hilfe

[GvC]

Die Anwendung der Bewegungsgleichungen führt automatisch auf den von Dir benutzten Energieerhaltungssatz. Ergebnis stimmt.