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Physik ForumViel Spaß im Physik Forum von Physik-Lab.de Es werden keine kompletten Hausaufgaben gelöst. Bitte auf Rechtschreibung und aussagekräftige Überschriften achten.
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| Elektron gegen geladene Kugel :: Elektronen im elektrischen Feld |
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Nachricht |
Molekühl
Anmeldedatum: 15.01.2010 Beiträge: 137
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Verfasst am: Mo Mai 10, 2010 4:48 pm Titel: Ladung bewegen |
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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
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Verfasst am: Mo Mai 10, 2010 6:40 pm Titel: |
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| 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
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Verfasst am: Mo Mai 10, 2010 8:52 pm Titel: |
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| 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
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Verfasst am: Di Mai 11, 2010 8:00 am Titel: |
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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
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Verfasst am: Di Mai 11, 2010 9:25 am Titel: |
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| Woran sehe ich denn , dass E und dr entgegengerichtet sind? |
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GvC
Anmeldedatum: 22.02.2009 Beiträge: 1362
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Verfasst am: Di Mai 11, 2010 9:29 am Titel: |
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| 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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