2 Ladungen, Kraft + E-Feld < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | Zwei Ladungen Q1=3*10^-9 As und Q2=-2*10^-9 As befinden sich in 2m Entfernung.
a) Wie groß ist die Kraft auf Q2?
b) Wie groß ist die Kraft auf Q1?
c) Wie groß ist die elektrische Feldstärke im Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen den beiden Ladungen? [E=44,9 N/As] |
Ich habe diese Frage in keinem anderen Forum gestellt.
Also, a) und b) habe ich durch Einsetzen in die Formel [mm] F=\bruch{1}{4\pi*\varepsilon_{0}}*\bruch{Q1*Q2}{r^2} [/mm] gelöst, das Ergebnis war -6*10^-18N.
Jetzt ist die Kraft auf beide Ladungen doch gleich groß, nur in verschiedene Richtungen, oder?
Also müsste bei a) (weil die technische Stromrichtung von + nach - ist) 6*10^-18 N und bei b) -6*10^-18 N rauskommen, stimmt das?
Bei c) bin ich mir nicht so sicher, wie ich da rangehen soll. E ist ja gegeben, kann man das dann in die Formel [mm] E=\bruch{Q}{4\pi*\varepsilon_{0}*r^2} [/mm] einsetzen oder hab ich da falsch gedacht?
Vielen Dank schon im Voraus,
Claire
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:47 Mi 21.10.2009 | | Autor: | chrisno |
> Jetzt ist die Kraft auf beide Ladungen doch gleich groß,
> nur in verschiedene Richtungen, oder?
ja
> Also müsste bei a) (weil die technische Stromrichtung von
> + nach - ist) 6*10^-18 N und bei b) -6*10^-18 N rauskommen,
> stimmt das?
Die Argumentation stimmt nicht.
Die Vorzeichen legst Du mit Deiner Koordinatenwahl fest. Setze beide Ladungen auf die x-Achse. Dann muss die Kraft auf die linke Ladung + und die auf die rechte Ladung - als Vorzeichen haben.
>
> Bei c) bin ich mir nicht so sicher, wie ich da rangehen
> soll. E ist ja gegeben, kann man das dann in die Formel
> [mm]E=\bruch{Q}{4\pi*\varepsilon_{0}*r^2}[/mm] einsetzen
Berechne E für beide Fälle nach der Formel. Dann musst Du wieder darauf die Vorzeichen richtig hinzubekommen. Zum Schluss addierst Du beide Werte.
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Vielen Dank erstmal!
Ach so. Aber das Ergebnis bleibt ja das gleiche, wenn ich das richtig verstanden habe: Bei a) (Q2) [mm] -(-6*10^{-18}) [/mm] N und bei b) (Q1) [mm] -6*10^{-18} [/mm] N.?
Und zu c): Das hab ich jetzt irgendwie nicht so ganz verstanden. In die Formel [mm] E=\bruch{Q}{4\pi*\varepsilon_{0}*r^2} [/mm] kann ich ja jetzt entweder Q1 oder Q2 einsetzen und den halben Radius (also 1).
Aber was ist das mit dem gegebenen E-Feld? Muss ich das da auch irgendwie einsetzen?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:21 Do 22.10.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
die 2 E felder addieren sich. Waeren die 2 ladungen gleich wuerden sie sich aufheben, wenn sie ungleich sind bleibt wa ueber.
du musst deutlich sagen wo in x Richtung Q1, wo Q2 sitzt, sonst haben die vorzeichen keinen Sinn.
Gruss leduart
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Ah, dankeschön. :)
Die E-felder an den beiden Ladungen berechnet man dann mit [mm] E=\bruch{F}{Q}, [/mm] oder?
Also [mm] E_{1}=\bruch{-1,35*10^{-8}}{3*10^{-9}} [/mm] für Q1 und
[mm] E_{2}=\bruch{1,35*10^{-8}}{-2*10^{-9}} [/mm] für Q2.
[mm] E_{1}=-4,5 [/mm] und [mm] E_{2}=-6,75.
[/mm]
Stimmt das so weit? Und was muss ich dann mit denen machen, um das E-Feld am Punkt dazwischen (in der Mitte) rauszukriegen?
Und warum ist dann in Aufgabe c) ein E-Feld angegeben, von dem man nicht weiß, wo oder wofür es ist?
Jetzt bin ich grade über die Zahl [mm] 1,35*10^{-8} [/mm] als Kraft gestolpert. Da muss ich mich gestern verrechnet haben, oder heute? Wäre super, wenn das jemand nochmal durchrechnen könnte...
Also, folgenden Gedankengang meine ich:
1.) $ [mm] F=\bruch{1}{4\pi\cdot{}\varepsilon_{0}}\cdot{}\bruch{Q1\cdot{}Q2}{r^2} [/mm] $
--> $ [mm] F=\bruch{1}{4\pi\cdot{}8,854*10^{-12}}\cdot{}\bruch{3*10^{-9}\cdot{}-2*10^{-9}}{2^2} [/mm] $
2.) Kraft an Q2 wäre dann: [mm] \approx -1,35*10^{-8}N
[/mm]
Kraft an Q1 wäre dann: [mm] \approx 1,35*10^{-8} [/mm] N
Stimmt das so? Oder sind die Vorzeichen vertauscht?
Da hakt es nämlich bei mir grade...
Schon jetzt danke für eure Mühe...
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(Antwort) fertig | | Datum: | 19:28 Do 22.10.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
Diesmal ist es leider komplett falsch.
Im ersten post hattest du die Feldstaerke noch richtig hingeschrieben, sie ist abhaengig von r und hat nichts direkt mit der Kraft von Q1 auf Q2 zu tun.
Was du ausgerechnet hast ist die Feldstaerke, von Q1 am Ort von Q2 und umgekehrt.
Feldstaerke von Q1 am Ort r Kraft auf eine Probelladung bei r dividiert durch die Probelladung. Richtung der Kraft radial.
1. Hast du noch immer nicht gesagt, ob Q1 oder Q2 links ist, deshalb weiss ich nicht ob deine Vorzeichen richtig sind. E weist von der pos. Ladung weg.
2. verwend die richtige Formel Fuer E, die du ja hast.
Gruss leduart
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Ah, vielen, vielen Dank. :) Q1 ist links, Q2 ist rechts.
Wäre damit die Kraft an Q1 negativ und an Q2 positiv?
Mit radialen Kraftrichtungen hab ich noch nie gerechnet...
Müsste ich dann einfach Q1 und Q2 in die Formel $ [mm] E=\bruch{Q}{4\pi\cdot{}\varepsilon_{0}\cdot{}r^2} [/mm] $ einsetzen und dann einfach E an Q1 - E an Q2 rechnen?
Allerallerherzlichsten Dank,
Claire
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:55 Do 22.10.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. wenn Q1 links liegt und positiv ist, Q2 negativ, dann wird Q1 von Q2 angezogen (und umgekehrt.
Die Kraft die von Q2 auf Q1 ausgeuebt wird zeigt also nach rechts, die von Q1 auf Q2 nach links. nach rechts ist ueblicherweise positiv.
2. du willst doch E in der Mitte zw. Q1 und Q2, das ist die Feldstaerke bei r=1m und nicht die "bei Q1"
Du hast also bei 1m die Feldstaerke, die von Q1 bestimmt [mm] wird:E1=+\bruch{Q1}{4\pi\cdot{}\varepsilon_{0}\cdot{}(1m)^2} [/mm] $ E2= [mm] \bruch{Q2}{4\pi\cdot{}\varepsilon_{0}\cdot{}(1m)^2}*(-1) [/mm] $
mit Q2 negativ wird auch E2 positiv, das -1 kommt daher, dass es 1m nach links von Q2 ist.
Gruss leduart
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