Physik Forum

[juliane]

Hallo,

ich habe eine Frage zum Abitur 07 in Bayern zur 5. Aufgabe: http://www.leifiphysik.de/web_ph12/musteraufgaben/01elektrfeld/feldkonst_lk07/feldkonst_lk_07.htm

In der Lösung zum Aufgabenteil b) steht, dass F=0,5*E*D*A gilt. Aber warum?

Wirkt da nicht die elektrische Feldkraft F=E*Q=E*D*A?

[GvC]

[juliane]

Danke für die Antwort, aber mir ist das noch nicht so ganz klar geworden.

Ich dachte nur, weil auf eine Ladung in einem Feld die Kraft F=q*E wirkt.

Aber das ist ja anscheinend die falsche Formel dafür.

Als Ansatz angegeben ist ja: F = 0,5·E·D·A.

Das lässt sich ja auf F = 0,5 * E * Q mit Q=E*A zurückführen. Das ist ja fast die Formel, die ich genommen hätte, nur habe ich da kein 0,5.

Wenn ich da jetzt die Formel vom Coulombschen Gesetz nehmen, also:

F= 1/(4*pi*epsilon0) * Q*q/r^2
= 1/(4*pi*epsilon0) * (epsilon0*E*pi*r^2)(epsilon0*pi*r^2)/r^2
= 1/4 * pi * epsilon0 * (U*r/d)^2

bekomme ich da auch was falsches raus, also am Anfang 1/4 statt 1/2. Außerdem verstehe ich auch nicht, warum das Gesetz dort gilt. Beim Plattenkondensator, wie er in der Aufgabe ist, ist doch ein homogenes und kein radiales Feld.

[isi1]

Deine Überlegung ist schon richtig, Juliane,

nur nicht ganz zu Ende gedacht:

Richtig ist, dass z.B. auf der oberen Platte die von Dir angegebene Ladung sitzt, aber das elektrische Feld ist (weit überwiegend) nur auf der einen Seite der Platte. Würde auf der anderen Seite auch die Feldstärke E herrschen, dann stimmte Deine Formel.



Hier wird der Zusammenhang ordentlich abgeleitet und erklärt:
http://www.uni-kassel.de/fb16/tet/www/courses/get1/V_02_02_07_1_Seite_A4.pdf

[GvC]

Um es noch etwas einfacher zu erklären, ich hatte ja bewusst den Hinweis auf das Coulombsche Gesetz gegeben: Man erinnere sich an die Kraftwirkung zwischen zwei Punktladungen:

F = Q1*Q2/(4*pi*eps*r²)

Die Kraft auf die Ladung Q1 ist also

F1 = Q1*E2

mit
E2 = Q2/(4*pi*eps*r²)

Die Kraft auf die Ladung Q2 ist

F2 = Q2*E1

mit E1 = Q1/(4*pi*eps*r²)

Was man hieraus sieht und was für den Zusammenhang zwischen Ladung und Kraft auf eine Kondensatorplatte bedeutsam ist, ist doch Folgendes:

Die Kraft auf eine Ladung bestimmt sich als Ladung mal Feldstärke infolge der anderen Ladung. Die Feldstärke, die juliane benutzt hat ist aber die Feldstärke, die sich aus der Überlagerung beider Plattenladungen ergibt. Die Feldstärke infolge der Ladung auf einer Platte ist aber aus nachvollziehbaren Gründen nur halb so groß wie die Feldstärke infolge beider Plattenladungen.

[juliane]

Ok, jetzt habe ich es verstanden. Vielen Dank für die Hilfe.