Elektrische Feldstärke < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | Die Feldlinien eines Gewitterfeldes verlaufen vertikal von oben nach unten; der Betrag der Feldstärke ist [mm] 3,2*10^{6}NC^{-1}. [/mm] Ein Regentröpfchen von 1 mm Radius sei negativ geladen.
Wie viele Elektronen muss es an Überschuss tragen, damit es im Kräfegleichgewicht ist?
Muss dann das Tröpfchen in Ruhe sein, oder ist eine Bewegung möglich?
Tipp: 1 C ist die Ladung von [mm] 6,24*10^{18} [/mm] Elektronen. |
Hallo,
also mir fehlt bei dieser Aufgabe leider komplett der Ansatz... Das einzige was ich nach wiederholtem Lesen gemacht habe, ist mir die Info's rausgeschrieben:
geg.: [mm] E=3,2*10^{6}NC^{-1} [/mm] , r=0,001 m , 1 C ist Ladung von [mm] 6,24*10^{18} [/mm] Elektronen , negativ geladenes Regentröpfchen
ges.: Anzahl der Elektronen im Überschuss, damit es im Kräftegleichgewicht bleibt , Tröpfchen in Ruhe oder bewegt?
Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jmd. hierbei mal auf die Sprünge hilft... denn ich würde das gerne verstehen :) .. was so hinter dieser Aufgabe steckt.
LG und danke im Vorraus,
Informacao
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:15 Mi 15.08.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
> Die Feldlinien eines Gewitterfeldes verlaufen vertikal von
> oben nach unten;
Das sagt dir, dass ein Elektron nach oben angezogen wird.
>der Betrag der Feldstärke ist
> [mm]3,2*10^{6}NC^{-1}.[/mm] Ein Regentröpfchen von 1 mm Radius sei
> negativ geladen.
> Wie viele Elektronen muss es an Überschuss tragen, damit es
> im Kräfegleichgewicht ist?
Hier kannst du mit Fc=Eq die Kraft berechnen, die nach oben wirkt. Entgegen wirkt die Grav.Kraft, die nach unten zeigt. Kräftegleichgewicht: Fc=Fg, dazu brauchst du da Fg=mg die Masse. Die bekommst du über das Volumen (du hast Radius einer Kugel) und die Dichte von Wasser. Dann nach q umstellen, und du hast die Ladung. Dann mit dem Tipp unten die Elektronen ausrechnen.
> Muss dann das Tröpfchen in Ruhe sein, oder ist eine
> Bewegung möglich?
Kommt drauf an, was du willst.
Wenn Kräftegleichgewicht herrscht, dann wirkt keine Kraft auf den Tropfen. Was passiert, wenn sich eine Masse bewegt und sie Kräftefrei ist etc.
Denk da mal drüber nach.
> Tipp: 1 C ist die Ladung von [mm]6,24*10^{18}[/mm] Elektronen.
> Hallo,
>
> also mir fehlt bei dieser Aufgabe leider komplett der
> Ansatz... Das einzige was ich nach wiederholtem Lesen
> gemacht habe, ist mir die Info's rausgeschrieben:
>
> geg.: [mm]E=3,2*10^{6}NC^{-1}[/mm] , r=0,001 m , 1 C ist Ladung
> von [mm]6,24*10^{18}[/mm] Elektronen , negativ geladenes
> Regentröpfchen
>
> ges.: Anzahl der Elektronen im Überschuss, damit es im
> Kräftegleichgewicht bleibt , Tröpfchen in Ruhe oder
> bewegt?
>
> Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jmd. hierbei mal auf
> die Sprünge hilft... denn ich würde das gerne verstehen :)
> .. was so hinter dieser Aufgabe steckt.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen.
>
> LG und danke im Vorraus,
> Informacao
LG
Kroni
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Hi, danke schonmal für die Antwort.. bin aber nicht weiter.
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> Hier kannst du mit Fc=Eq die Kraft berechnen, die nach oben
> wirkt.
Warum hier Fc=Eq... und was muss ich für F und q und c einsetzen?
Entgegen wirkt die Grav.Kraft, die nach unten zeigt.
> Kräftegleichgewicht: Fc=Fg, dazu brauchst du da Fg=mg die
> Masse. Die bekommst du über das Volumen (du hast Radius
> einer Kugel) und die Dichte von Wasser.
Hm, nein ich weiß auch nicht wie das geht... also das Volumen der Kugel berechnet sich durch [mm] V=4/3\pi [/mm] r³ ... wofür brauche ich da die Dichte von Wasser??
Dann nach q
> umstellen, und du hast die Ladung. Dann mit dem Tipp unten
> die Elektronen ausrechnen.
>
> > Muss dann das Tröpfchen in Ruhe sein, oder ist eine
> > Bewegung möglich?
>
> Kommt drauf an, was du willst.
> Wenn Kräftegleichgewicht herrscht, dann wirkt keine Kraft
> auf den Tropfen. Was passiert, wenn sich eine Masse bewegt
> und sie Kräftefrei ist etc.
> Denk da mal drüber nach.
>
> > Tipp: 1 C ist die Ladung von [mm]6,24*10^{18}[/mm] Elektronen.
> > Hallo,
> >
> > also mir fehlt bei dieser Aufgabe leider komplett der
> > Ansatz... Das einzige was ich nach wiederholtem Lesen
> > gemacht habe, ist mir die Info's rausgeschrieben:
> >
> > geg.: [mm]E=3,2*10^{6}NC^{-1}[/mm] , r=0,001 m , 1 C ist Ladung
> > von [mm]6,24*10^{18}[/mm] Elektronen , negativ geladenes
> > Regentröpfchen
> >
> > ges.: Anzahl der Elektronen im Überschuss, damit es im
> > Kräftegleichgewicht bleibt , Tröpfchen in Ruhe oder
> > bewegt?
> >
> > Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jmd. hierbei mal auf
> > die Sprünge hilft... denn ich würde das gerne verstehen :)
> > .. was so hinter dieser Aufgabe steckt.
>
> Ich hoffe, ich konnte dir helfen.
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> >
> > LG und danke im Vorraus,
> > Informacao
>
> LG
>
> Kroni
Würde mich über Hilfe freuen!
LG Informacao
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:21 Do 16.08.2007 | | Autor: | ulfXXX |
> Warum hier Fc=Eq... und was muss ich für F und q und c
> einsetzen?
Fc wurde hier als abürzung für die "culombkraft" benutzt. das c hat also nicht zu sagen darf nicht mit der ladung verwechselt werden. q ist die gesamtladung des wassertropfen und E die feldstärke. da du die ladung q ermitteln willst setzt du nur die feldstärke ein.
> Hm, nein ich weiß auch nicht wie das geht... also das
> Volumen der Kugel berechnet sich durch [mm]V=4/3\pi[/mm] r³ ...
> wofür brauche ich da die Dichte von Wasser??
für die garvitationskraft Fg= m*g brachst du die masse des wassertropfens. für die masse gilt: m = volumen * dichte. jetzt die krfte gleichsetzten und nach q auflösen. hoffe das hilft dir.
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Hallo & Danke :)
Also, wollte mal fragen, ob es so richtig aussieht:
F=E*q
[mm] F=3,2*10^{6}N/C*6,24*10^{18} [/mm] = [mm] 1,9968*10^{25} [/mm] N
dann Kräftegleichgewicht:
F=F
dazu brauche ich F=mg
also: m=V*Dichte..
hier hänge ich.. ich finde die Dichte des Wassers nicht...
?
Freue mich um weitere hilfe!
Danke, LG
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:31 Do 16.08.2007 | | Autor: | ulfXXX |
> F=E*q
>
> [mm]F=3,2*10^{6}N/C*6,24*10^{18}[/mm] = [mm]1,9968*10^{25}[/mm] N
hier ist ein fehler. du hast die ladung [mm]6,24*10^{18}[/mm]elektronen eingesetzt. du willst aber die ladung q bzw. die anzahl der elektronen bestimmen. hier bleibt also erstmal q stehen. am ende bekommst du für q eine ladungsmenge in C (culomb) raus und ermittelst so die anzahl der benötigen elektronen. namlich [mm]6,24*10^{18}[/mm]elektronen pro culomb.
> dann Kräftegleichgewicht:
> F=F
> dazu brauche ich F=mg
> also: m=V*Dichte..
> hier hänge ich.. ich finde die Dichte des Wassers
> nicht...
die dichte von wasser ist ungefähr [mm]1000\bruch{kg}{m^{3}}[/mm]
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Hallo,
alsooo:bislang sieht das so aus:
[mm] F=3,2*10^{6}N/C*q [/mm] (q bleibt stehen)
dann für die Masse m: m=V*Dichte, ergibt eingesetzt: 0,00000419 kg
Dann in Fg einsetzen:
Fg=0,00000419*9,81m/s² = 0,00004109 N
Jetzt kann ich gleichsetzen:
0,00004109 = [mm] q*3,2*10^{6}N/C
[/mm]
q=12,84 C
Wie sieht das aus? :) Verbesserung? hm.. und nun? ..
LG und danke :)
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 23:23 Do 16.08.2007 | | Autor: | ulfXXX |
ja so ist das eig richtig. nur ich bekomm ein anderes ergeniss raus XD... wenn man für die feldstärke [mm]3,2*10^{-6}[/mm] einsetzt bekommt man dein ergebnis. ka, vllt hast du dich ja einfach vertippt hier.
du hast aber nun die ladung. mit dem tipp aus der aufgabenstellung kannst du jetzt die anzahl der überschusselektronen ausrechnen. also: [mm]12,84 * 6,24*10^{18}[/mm]
zur zweiten frage: würde z.b. irgend etwas mit dem kräftegleichgewicht passieren wenn sich der tropfen parallel zum boden bewegt?
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:26 Do 16.08.2007 | | Autor: | Informacao |
oke.. dann mach ich das so :) danke !
ehm.. nein ich denke, dass nichts passiert, weil wir uns ja in einem homogenen feld befinden? ! Bin mir aber nicht sicher, ob das die begrüdung ist ;)
LG
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:35 Do 16.08.2007 | | Autor: | ulfXXX |
ja das ist ne gute begründung. die beiden kräfte wirken ja nur homogen in der senkrechten richtung. eine bewegung des tropfen in der waagerechten hat also keine auswirkung auf das kräftegleichgweicht.
...ja was passiert wenn der tropfen sich nach oben oder unten bewegt weiß ich ehrlich gesagt nicht so recht xD ...aber wenn der tropfen sich bewegt muss das ja irgend eine ursache haben...also ein beschleunigende kraft müsste wirken...die macht aber wiederum das kräftgleichgewicht kaputt...
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:23 Fr 17.08.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
> Hallo,
>
> alsooo:bislang sieht das so aus:
>
> [mm]F=3,2*10^{6}N/C*q[/mm] (q bleibt stehen)
> dann für die Masse m: m=V*Dichte, ergibt eingesetzt:
> 0,00000419 kg
kannst du das nicht mit 10 er Potenzen schreiben, wenn ich mich nicht verzählt hab richtig
> Dann in Fg einsetzen:
> Fg=0,00000419*9,81m/s² = 0,00004109 N
>
> Jetzt kann ich gleichsetzen:
> 0,00004109 = [mm]q*3,2*10^{6}N/C[/mm]
soweit richtig Ergebnis falsch! rechne mal die Zehnerpotenzen einzeln!!
> q=12,84 C
Wenn du q in Coulomb hast und weisst wieviel e^- ein C ist solltest du auch wissen wieviel El. 1/10 C sind oder 10^-12 usw! Ein klein bissel selber denken, das ist noch nicht mal ein Dreisatz, nur ein Zweisatz!
zur 2. Frage: Gesamtkraft 0, was weiss man dann über ne Bewegung?
Gruss leduart
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Hallo,
Ich komme immer wieder auf das selbe Ergebnis. Willst du vielleicht mal deine Rechnung neben meine stellen, damit ich den Fehler finde?
LG
Informacao
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Hallo Informacao,
[mm]V = 4/3 * \pi * r^3 = 4/3 * \pi * \left(10^{-3}\right)^3 = 4/3*\pi*10^{-9}m^3[/mm]
[mm]m = V*rho = 4/3*\pi*10^{-6}kg[/mm]
[mm]F_{g}=m*g=4/3*\pi+10^{-6}kg*9,81m/s^2=4,1092*10^{-5}N[/mm]
[mm]q = \bruch{F_{g}}{E}=\bruch{4,1092*10^{-5}N}{3,2*10^6N/C}=1,2841*10^{-11}C[/mm]
[mm] \bruch{6,24*10^{18}Elektronen}{1C}=\bruch{x}{1,2841*10^{-11}C}
[/mm]
x = 8,013 * [mm] 10^7 [/mm] Elektronen
LG, Martinius
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