Bestimmen v Elementarladungen < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | 1.) Im Vorlesungsexperiment wurden Tennisbälle mit dem Durchmesser φ = 37,5 mm und der Masse
m = 2,60 g mit leitfähiger Oberfläche mit jeweils gleichen Ladungen Q aufgeladen. Eine Kugel
war als Pendel der Länge 550 mm aufgehangen (vom Mittelpunkt des Tennisballes gerechnet). Die
Auslenkung des Pendels aus der Ruhelage betrug 37,5 mm, während der zweite Tennisball in der
ursprünglichen Ruhelage des beweglichen Balles fixiert wurde. Wieviel Elementarladungen befanden
sich auf jeder der beiden Kugeln im Überschuß?
Anmerkung: Bestimmen Sie zuerst die Kraft, die infolge Auslenkung des Pendels aus der Ruhelage
(α << 1, demzufolge sinα ≅ tanα ≅ α) durch das Gewicht der Pendelmasse hervorgerufen
wird, indem Sie die an der Pendelmasse angreifende Gewichtskraft in eine radiale
Kraftkomponente (in Fadenrichtung wirkend) und in eine tangentiale Kraftkomponente (senkrecht
dazu, also auf die andere Kugel gerichtet) zerlegen. Dieser Kraft entgegengesetzt gleich
ist die Coulomb-Kraft der elektrostatischen Abstoßung. Gehen Sie von einer gleichmäßigen
Verteilung der Ladungen auf den Oberflächen beider Kugeln aus! In diesem Fall entspricht
deren resultierendes elektrisches Feld (außerhalb der Kugeln!) dem von Punktladungen Q,
von denen jeweils eine im Mittelpunkt der Kugeln lokalisiert sind.
geg.: ε0 = 8,854*10-12 As/Vm; e = 1,6*10-19 As |
Schönen guten Tag,
ich hab mich jetzt einige Stunden alleine und zusätzlich mit einem Kumpel damit beschäftigt aber komme nicht weiter.
Die Gewichtskraft ist ja kein Problem aber wie dann weiter?
Wäre schön, wenn mir da jm helfen könnte, ich bräuchte auch den Rechenweg, bzw. den Gedankengang um es selber nachvollziehen zu können.
Vielen Dank im Vorraus
MfG Zero Enna
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 14:54 So 12.10.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Du hast 2 Kraefte, die auf den Ball wirken:
senkrecht nach unten [mm] F_G=mg, [/mm] waagerecht [mm] F_E= k*Q^2/r^2 [/mm] Q die Ladung der beiden Kugeln. r=abstand der Mittelpunkte also r=37,5mm
Die Summe der 2 Kraefte ergibt die Kraft [mm] F_F [/mm] im Aufhaengefaden, also in dessen Richtung..
Dazwischen (zwischen mg und Fadenkraft ist der Winkel [mm] \alpha, [/mm] der auch durch Laenge des Fadens L und Auslenkung r bestimmt ist. Macht ne Zeichnung.
Dann ist [mm] F_E/F_G=... [/mm] und andererseits r/L=...
mit [mm] sin\alpha =tan\alpha [/mm] bekommt man damit [mm] F_E [/mm] und damit Q raus.
Gruss leduart
|
|
|
|
