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Ladung bewegen


 
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Elektron gegen geladene Kugel :: Elektronen im elektrischen Feld  
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Molekühl



Anmeldedatum: 15.01.2010
Beiträge: 137

BeitragVerfasst am: Mo Mai 10, 2010 4:48 pm    Titel: Ladung bewegen Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich möchte in dieser Aufgabe die benötigte Energie berechnen um eine Punktladung Q=1C von Punkt A nach Punkt B zu transportieren. [; \lambda =-1\cdot \frac{C}{m} ;] ist eine unendlich lange Linienladung. Es gilt [; \epsilon 0 ;]

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=j3qXuqkie7H3V7x.jpg

Also ich habe diese Aufgabe wohl verstanden. Es ist ja klar, wenn man eine Ladung bewegen möchte, dass Energie benötigt wird.
Aber ich habe leider keinen Ansatz dafür, was es mit der Linienladung auf sich hat und welche Formeln man anwenden muss.
Kann mir da einer weiterhelfen?
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Mo Mai 10, 2010 6:40 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Molekühl hat Folgendes geschrieben:
Es ist ja klar, wenn man eine Ladung bewegen möchte, dass Ernergie benötigt wird.


Ich finde, das ist gar nicht klar. Man könnte auch Energie gewinnen (was natürlich dasselbe ist, wie negative Energie benötigen).

Von A bis zur Linienladung gewinnst Du Energie, die Du aber auf der anderen Seite in gleicher Höhe wieder aufwenden musst, um denselben Abstand von der Linienladung zu erreichen. Bis dahin muss also noch keine Arbeit aufgewendet werden. Darüber hinaus muss jetzt aber die Arbeit aufgewendet werden, um die Ladung von 100m auf 200m Abstand von der Linienladung zu transportieren.

Die Verschiebearbeit einer Ladung im elektrischen Feld berechnet sich zu

W = Q*delta(phi)
mit
[; \Delta\varphi = \int_a^b E\, dr ;]

Es muss also zunächst die Feldstärke in der Umgebung einer unendlich langen Linienladung ermittelt werden. Nach Gaußschem Flusssatz ergibt sich

[; E = \frac{Q}{2\pi rl\epsilon_0} ;]
mit
[; \frac{Q}{l} = \lambda ;]

Damit ergibt sich

[; W = Q\cdot\frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0}\cdot ln\frac{b}{a} ;]

Wenn das ausgerechnet wird, ergibt sich eine ziemlich große Energie (W = 5MWh), es ist allerdings auch eine unrealistisch große Ladung, die da in einem unrealistisch hohen Feld transportiert wird.
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Molekühl



Anmeldedatum: 15.01.2010
Beiträge: 137

BeitragVerfasst am: Mo Mai 10, 2010 8:52 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die Antwort! Also das Ergebnis kommt hin, nur das in der Musterlösung ein posiives Ergebnis herauskommt, und bei meiner Rechnung ein negatives. Die einzige Erklärung wäre mir, wenn man a und b vertauscht, was mir aber wenig Sinn macht. Woran könnte das wohl liegen?
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Di Mai 11, 2010 8:00 am    Titel: Antworten mit Zitat

Wir haben ein bisschen zu locker nur den Betrag von E bzw. F = Q*E und dr betrachtet. Tatsächlicht geht es ja um das Skalarprodukt zweier Vektoren

[; \vec{E}\cdot d\vec{r} ;]

die aber einander entgegengerichtet sind, was eine Vorzeichenumkehr zur Folge hat (cos180° = -1).
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Molekühl



Anmeldedatum: 15.01.2010
Beiträge: 137

BeitragVerfasst am: Di Mai 11, 2010 9:25 am    Titel: Antworten mit Zitat

Woran sehe ich denn , dass E und dr entgegengerichtet sind?
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Di Mai 11, 2010 9:29 am    Titel: Antworten mit Zitat

Das Feld ist wegen der negativen Linienladung radial nach innen gerichtet, während die Bewegung von 100m auf 200m, also von der Linienladung weg (radial nach außen) erfolgt.
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