Hallo liebes Team, ich habe nächste Woche eine Klausur in
Physik und habe eine Aufgabe zum Coulomb-Feld, welche ich
nicht nachvollziehen kann.
Hallo,
dann muss man etwas üben. Hausaufgaben zu erledigen ist immer so eine Sache.
Ich bitte um eine ausführliche
Erklärung der
Begriffe und einen anschaulichen Rechenweg, denn diese Aufgabe
kommt garantiert dran.
dann setze dich mit Schulkameraden hin, nehmt euch ein Buch über das Coulombsche Gesetz bei dir hand und los gehts
Eine Kugel (r1 = 3 cm) trägt eine Ladung von 1*10e-6 C, also
ein Mikrocoulomb,e steht für hoch!
allgemein anerkannte schreibweise: 1*10^(-6)
Was heißt das? Ich kann mir das nicht bildlich vorstellen?
Stell dir eine kleine Kugel vor. Diese Kugel ist mit einer Ladung Q geladen. Eine elektrische Ladung erzeugt ein elektrisches Feld. Dieses kannst du dir vorstellen, wie Pfeile, die bei einer positven Ladung vom Mittelpunkt der Kugel in alle Richtungen gehenweg zeigen(radiales Coulomb-Feld).
Außerdem hat der Herr Coulomb nachgewiesen, dass die elektrische Feldstärke mit größerem Radius abnimmt, genauer:
Fel ~ 1 / r^2
Ich habe nun zunächst die Feldstärke E auf der Oberfläche der
Kugel nach der Formel E = Q/A*Eo für die erste und zweite
Kugel bestimmt. U = Ed, aber ich kenne den kenne ja keinen
Plattenabstand d, da es keine Kondensatorplatten in diesem
Feld gibt. Wie kann ich denn nun die Spannung U berechnen? Ich
weiß zwar noch, das U = W/Q ist, was wiederrum Fel * Δs ist,
wobei ich ja Fel mit E*q bei jeder Kugel berechnen kann,
jedoch ist mir nicht klar waws hier mit Δs gemeint ist!
Also du weißt, dass E = Q/(A * eo) istsoweit so gut.
Außerdem weißt du, dass U ~ E ist
da haste deine fertige formel: U = Q / (A*eo)
A der Kugel kannst du herausfinden (A = 4*Pi*r^2)
=> U ~ Q / 4*Pi*eo*r^2
Wie groß ist die SPANNUNG gegen unendlich, wie groß gegen r2 =
3 m?
damit ist quasi ein vergleich gemeint, wie groß ist die Spannung der Kugel mit r=3cm im Vergleich zur Spannung mit r = unendlich.
-
U ~ Q / 4*Pi*eo*(0,03 - 1/unendlich)
hierbei fällt der letzte Term, weil 1/unendlich gen 0 strebt.
-
U ~ Q / 4*Pi*eo*(0,03 - 1/3)
Welchen Fehler in Prozent begeht man, wenn die 3 m entfernte
Wand „als unendlich“ angesehen wird?
jetzt setzt du die beiden Werte ins Verhältnis e voila.
jetzt hab dir doch deine klausur geschrieben 