fläche Elektronen Elektron Vakuum Würfel Grenze Obergrenze

Ladungsdichte

Von: , Frage gestellt am Mo, 21. Jul 2008

Hallo!

Ist die Ladungsdichte in einem bestimmten Material begrenzt?
Kann man in einen Würfel, in dem Vakuum herrscht, beliebig viele Elektronen schießen?
Wie sieht es mit einem Würfel aus Eisen aus?
Wenn es eine Obergrenze der Ladungsdichte geben sollte:
Was würde beim überschreiten dieser Grenze passieren? Würde man einfach keine Elektronen mehr hineinschießen können? Würden die Elektronen einfach wieder heraustreten?


Gruß
Paul

12 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach 32 Minuten 0 hilfreich

   Re: Ladungsdichte

   Hallo Paul,
   
   interessante Fragen. Ich bin gemein und frage zurück: Wie groß ist ein Elektron? Wie hoch ist daher die Ladungsdichte im Elektron?
   
   Hast Du schon mal (D)eine/n LehrerIn gefragt?
   
   Stefan
   

   • Antwort von nach einer Stunde 0 hilfreich

     Re^2: Ladungsdichte

     interessante Fragen. Ich bin gemein und frage zurück: Wie groß
     ist ein Elektron? Wie hoch ist daher die Ladungsdichte im
     Elektron?
     Du meinst also, dass die maximale Raumladungsdichte erreicht wäre, wenn der Raum komplett mir Elektronen gefüllt ist.
     Bei einem Elekronenradius von 2,8 * 10^-15 m hat ein Elektron ein Volumen von ca. 3 * 10^-44 m³.
     Die Elemnetarladung beträgt 1,5*10^-19 C.
     Die maximale Raumladunsdichte beträgt dann also etwa e/V = 5,3*10^24 C/m³.
     
     Wenn das stimmen würde, könnte man ja nahezu unbegrenzt viel Energie in einem Eimer mit Vakuum speichern.
     Wieso macht man es sich dann so schwer und nimmt Kondensatoren, deren Speicherfähigkeit ja recht begrenzt ist?
     

     • Antwort von nach einer Stunde 0 hilfreich

       Re^3: Ladungsdichte

       Hallo, Wieso macht man es sich dann so schwer und nimmt
       Kondensatoren, deren Speicherfähigkeit ja recht begrenzt ist?
       Überleg mal, was zwei gleiche Ladungsträger miteinander machen.
       Gruß
       loderunner
       

       • Antwort von nach einer Stunde 0 hilfreich

         Re^4: Ladungsdichte

         Überleg mal, was zwei gleiche Ladungsträger miteinander
         machen.
         Sie stoßen sich ab. Das ist ja kein großes Hindernis; wenn man den Elektronen einen ausreichenden Schubs gäbe, dann würden sie es auch in den Vakuum-Eimer schaffen. oder nicht?
         

         • Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich

           Re^5: Ladungsdichte

           Überleg mal, was zwei gleiche Ladungsträger miteinander
           machen.
           Sie stoßen sich ab. Das ist ja kein großes Hindernis; wenn man
           den Elektronen einen ausreichenden Schubs gäbe, dann würden
           sie es auch in den Vakuum-Eimer schaffen. oder nicht?
           Und du meinst, sie stoßen sich im Vakuum nicht ab?
           Was meinst du, wie groß die Energien im Vergleich sind, ein Elektron in den Eimer zu bringen, wenn da drin 1 Elektron ist oder wenn 10^24 Elektronen drin sind?
           Jetzt das GEdankenspiel einfach weiter fortsetzen, und du hast deine Antwort.
           

           • Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich

             Re^6: Ladungsdichte

             Und du meinst, sie stoßen sich im Vakuum nicht ab?
             Das habe ich nicht gesagt. Ich meinte nur, dass wenn man sie mit genügend Energie in den Eimer schösse, sie auch drin bleiben würden. Was meinst du, wie groß die Energien im Vergleich sind, ein
             Elektron in den Eimer zu bringen, wenn da drin 1 Elektron ist
             oder wenn 10^24 Elektronen drin sind?
             Wieviel Energie man reinsteckt, ist doch egal. Man muss nur die gleiche Energie wieder heraus bekommen können. Jetzt das GEdankenspiel einfach weiter fortsetzen, und du hast
             deine Antwort.
             Ich bekomme meine Antwort irgendwie nicht :)
             Willst du darauf hinaus, dass der Eimer irgendwann platzen würde?
             Oder wie oder was?
             Es sind heute alle hier etwas wortkarg; die durchschnittliche Satzanzahl der Antworten liegt in diesem Artikelbaum z.Z. bei 2+2/3.
             Ist meine Frage so blöd? Ich meine sie auf jeden Fall ernst...
             

           • Antwort von nach 3 Stunden 0 hilfreich

             Re^7: Ladungsdichte

             Wenn man selbst auf die Antwort kommt, dann hält das meist länger ;)
             Je größer die Ladungsdichte ist, umso größer wird die Energie, um die Landungsdichte weiter zu erhöhen.
             Irgendwann ist die Energie so hoch, dass du die ganze Energie des Universums brauchst. Dann ist es auf jeden Fall zu Ende.
             Vorher wird es aber bestimmt zu schwer, den Elektronen die benötigte kinetische Energie (Geschwindigkeit->Lichtgeschwindigkeit) zu geben.
             

2. Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich

   Re: Ladungsdichte

   Hallo Paul,
   Ist die Ladungsdichte in einem bestimmten Material begrenzt?
   ja. Kann man in einen Würfel, in dem Vakuum herrscht, beliebig
   viele Elektronen schießen?
   Wie willst Du verhindern, daß sie hinten wieder rausfliegen, ober reflektiert werden und vorne wieder rausfleigen, oder wenn viele drin sind verhindern, daß sie sich gegenseitig wieder rausschießen? Wie sieht es mit einem Würfel aus Eisen aus?
   Ein Mol Eisen sind etwa 55,85 g.
   Die DIchte von Eisen beträgt ca. 7,9, das bedeutet, daß ein mol Eisen ein Volumen von etwas mehr als 7 cm³ hat. Den Rest kannst Du Dir ja ausrechnen. Wenn es eine Obergrenze der Ladungsdichte geben sollte:
   Was würde beim überschreiten dieser Grenze passieren?
   vielleicht würde sich irgendwann ein schwarzes Loch bilden Würde
   man einfach keine Elektronen mehr hineinschießen können?
   Würden die Elektronen einfach wieder heraustreten?
   letzteres halte ich für wahrscheinlicher.
   Vielleicht würde sich sogar ein Gleichgewicht bilden, weil eine endliche Zahl von Elekronen durch das Wandmaterial tunneln.
   
   Gandalf
   

   • Antwort von nach 4 Stunden 0 hilfreich

     Re^2: Ladungsdichte

     Hallo!
     
     Danke für deine Antwort! Ist die Ladungsdichte in einem bestimmten Material begrenzt?
     ja.
     Gibt es für diese Beschränkung auch eine Größe? Die DIchte von Eisen beträgt ca. 7,9, das bedeutet, daß ein
     mol Eisen ein Volumen von etwas mehr als 7
     cm³ hat.
     Ein normales Eisenatom hat 26(?) Elektronen. Davon gibt es in einem Mol 6*10^23 Stück. In 7 cm³ sind dann also 1,5*10^25 Elektronen drin, was 2,4 Mega Coulomb sind. (Wie wird das eigentlich korrekt geschrieben? so oder "Mega-Coulomb"?)
     Aber ich kann Eisen sicher nicht komplett ionisieren, um die Elektronen zu bekommen.
     Ich meinte eher, wieviele zusätzliche Elektronen ich einen unionisierten Eisenblock schicken kann. Die Elektronen sollten nach dem Trennen der Spannungsquelle dann auch im Eisenblock verbleiben. Gibt es dafür nicht irgendwelche Werte? Wie willst Du verhindern, daß sie hinten wieder rausfliegen,
     ober reflektiert werden und vorne wieder rausfleigen, oder
     wenn viele drin sind verhindern, daß sie sich gegenseitig
     wieder rausschießen?
     Ich dachte, dass wenn ich eine Hülle hätte, die genügend dick ist, um das Durchtunneln zu verhindern, keine Elektronen aus dem Eimer rauskommen können. Selbst wenn die Elektronen darin durch die Gegend rasen sollten, sollten sie doch nicht durch die Hülle dringen können. Betastrahlung kann doch durch Metallplatten von einigen Zentimetern abgeschirmt werden. vielleicht würde sich irgendwann ein schwarzes Loch bilden
     *g*
     
     
     Gruß
     Paul
     

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