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Forum "Physik" - Elektrost. Feld der Erde
Elektrost. Feld der Erde < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Elektrost. Feld der Erde: Tipp
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:14 Do 09.05.2013
Autor: Lustique

Aufgabe
Das elektrostatische Feld der Erde beträgt in Bodennähe E(0 m) = 150 V/m. Mit zunehmender Höhe nimmt  die  Feldstärke  näherungsweise  linear  ab,  bis  sie  in  40 km  Höhe  den  Wert E(40000 m) = 0 V/m erreicht.  
Berechnen Sie die Energie, die im elektrischen Feld der Erde gespeichert ist.
Welche Potentialdifferenz herrscht zwischen der Erdoberfläche und einem Punkt in der Atmosphäre in 40 km Höhe?
Welcher Mechanismus könnte dafür verantwortlich sein, dass das Feld über der Erdoberfläche nicht mit [mm] $r^{-2}$ [/mm] abnimmt?

Hallo zusammen,
irgendwie habe ich keine Ahnung, wie ich die Aufgabe angehen soll. Ich kann mit "Mit zunehmender Höhe nimmt  die  Feldstärke  näherungsweise  linear  ab" ehrlich gesagt überhaupt nichts anfangen (was heißt "mit zunehmender Höhe"???). Muss ich, um die im Feld gespeicherte Energie ausrechnen zu können, nicht wissen wie [mm] $\vec{E}(\vec{r})$ [/mm] genau kennen? Dazu fällt mir nämlich nur folgende Formel aus meiner Vorlesung ein: [mm] $W=\int_V \frac{1}{2} \epsilon_0 |\vec{E}|^2 \,\mathrm{d}^3 [/mm] r$. Bei der Potentialdifferenz habe ich ein ähnliches Problem: [mm] $\Delta \phi=-\int_{r_A}^{r_B} \vec{E}(\vec{r})\cdot \,\mathrm{d}\vec{s}$. [/mm] Was ist hier [mm] $\vec{E}(\vec{r})$? [/mm]
Nur zur letzten Frage hätte ich eine Antwort: Ionisation der oberen Atmosphäre durch Strahlung aus dem All, oder so.

Könnt ihr mir hier weiterhelfen? Ich komme mit so schwammigen Aufgabenstellungen nämlich leider überhaupt nicht klar...

        
Bezug
Elektrost. Feld der Erde: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:20 Do 09.05.2013
Autor: leduart

Halllo
etwas nimmt linear mit x ab, wenn f(x)+a-b*x ist  nimm x fuer Hoehe. damit kennst du da du 2 Punkte fuer E kennst a und b und damit E(h)
dann rechne in Kugelkoordinaten um die Energie zu berechnen.
Gruss leduart

Bezug
                
Bezug
Elektrost. Feld der Erde: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:47 Do 09.05.2013
Autor: Lustique


> Halllo
>  etwas nimmt linear mit x ab, wenn f(x)+a-b*x ist  nimm x
> fuer Hoehe. damit kennst du da du 2 Punkte fuer E kennst a
> und b und damit E(h)
>  dann rechne in Kugelkoordinaten um die Energie zu
> berechnen.
>  Gruss leduart

Hallo leduart,
danke für deinen Tipp! Kann ich also annehmen, die Feldstärke nimmt über die gesamte Höhe linear ab? Habe ich da einfach zu kompliziert gedacht oder habe ich deinen Tipp missverstanden?

Bezug
                        
Bezug
Elektrost. Feld der Erde: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:51 Do 09.05.2013
Autor: M.Rex

Hallo

> > Halllo
> > etwas nimmt linear mit x ab, wenn f(x)+a-b*x ist nimm
> x
> > fuer Hoehe. damit kennst du da du 2 Punkte fuer E kennst a
> > und b und damit E(h)
> > dann rechne in Kugelkoordinaten um die Energie zu
> > berechnen.
> > Gruss leduart

>

> Hallo leduart,
> danke für deinen Tipp! Kann ich also annehmen, die
> Feldstärke nimmt über die gesamte Höhe linear ab?

Das kannst du tun, das steht doch auch so in der Aufgabenstellung nämlich
"Mit zunehmender Höhe nimmt  die  Feldstärke  näherungsweise  linear  ab,  bis  sie  in  40 km  Höhe  den  Wert E(40000 m) = 0 V/m erreicht."

> Habe
> ich da einfach zu kompliziert gedacht oder habe ich deinen
> Tipp missverstanden?

Marius

Bezug
                                
Bezug
Elektrost. Feld der Erde: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 20:59 Do 09.05.2013
Autor: Lustique


> Hallo
>  
> > > Halllo
>  > > etwas nimmt linear mit x ab, wenn f(x)+a-b*x ist nimm

>  > x

>  > > fuer Hoehe. damit kennst du da du 2 Punkte fuer E

> kennst a
>  > > und b und damit E(h)

>  > > dann rechne in Kugelkoordinaten um die Energie zu

>  > > berechnen.

>  > > Gruss leduart

>  >
>  > Hallo leduart,

>  > danke für deinen Tipp! Kann ich also annehmen, die

>  > Feldstärke nimmt über die gesamte Höhe linear ab?

>  
> Das kannst du tun, das steht doch auch so in der
> Aufgabenstellung nämlich
>  "Mit zunehmender Höhe
> nimmt  die  Feldstärke  näherungsweise  linear  ab,  bis  sie  in  40
> km  Höhe  den  Wert E(40000 m) = 0 V/m erreicht."
>  
> > Habe
>  > ich da einfach zu kompliziert gedacht oder habe ich

> deinen
>  > Tipp missverstanden?

>  
> Marius

Hallo Marius, danke für die Klarstellung. Ich habe das so (miss)verstanden, dass die Feldstärke erst ab einer bestimmten Höhe linear abnehmen soll, und vorher halt mit [mm] $r^{-2}$, [/mm] da auf dem vorherigen Aufgabenzettel eine Aufgabe stand, in der eine ähnliche Formulierung genau so etwas bedeutet hat...  :-)

Bezug
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