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[quote="Jean-Louis Bouffon"][b]Meine Frage:[/b] Hallo zusammen, ich lerne gerade für eine Physikprüfung und komme bei einer Übungsaufgabe nicht weiter. Die Situation ist Folgende: Eine Punktladung [latex]q[/latex] liegt ruhend im Ursprung eines Koordinatensystems. Der gesamte Raum ist von einem homogenen E-Feld der Form [latex]E(x, y, z) = (E_x, 0, 0)[/latex] durchdrungen. Zusätzlich zu diesem E-Feld ist der Raum auch von einem homogenen B-Feld der Form [latex]B(x, y, z) = (0, 0, B_z)[/latex] durchdrungen. Jetzt soll man die Bahn der Punktladung beschreiben, also jeweils [latex]x(t), y(t), z(t)[/latex] berechnen. [b]Meine Ideen:[/b] Ich habe behauptet, dass auf die Ladung zunächst einmal immer die Kraft [latex]F_E = q E[/latex] (immer nur in x-Richtung) ausgeübt wird. Außerdem wirkt die Lorentzkraft [latex]F_B = q v B[/latex] und zwar immer orthogonal zur Flugrichtung der Ladung, aber auf jeden Fall in der xy-Ebene. Es gilt also [latex]z(t) = 0[/latex]. Ich habe versucht, die Gesamtkraft in x- und y-Richtung aufzuteilen: [latex]F_x = q E - q v_y B[/latex] und [latex]F_y = - q v_x B[/latex] (da bin ich mir nicht sicher, ob das in Ordnung ist). Dann komme ich über [latex]F = m a[/latex] zu den Differentialgleichungen: [latex]\dot{v_x} = \frac{q E - q v_y B}{m}[/latex] [latex]\dot{v_y} = \frac{- q v_x B}{m}[/latex] Beim Lösen dieser Gleichungen scheitere ich. Jetzt stecke ich fest. Ist das überhaupt der richtige Ansatz? Sollte das nicht irgendwie viel einfacher gehen? Freue mich über jede Hilfe![/quote]
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Blob
Verfasst am: 04. Apr 2013 15:29
Titel:
Bei deinem F_x müsste, soweit ich das richtig sehe, ein + statt ein - stehen. Du hast ja bei der Lorentzkraft das Kreuzprodukt zwischen v und B.
Theoretisch könnte das "+" auch bei F_y stehen, aber nicht bei beiden (F_x und F_y). Eins braucht ein "+", eins ein "-".
Dadurch wird allerdings die DGL noch nicht vereinfacht.
Hier nun meine Idee zur DGL:
Untere Gleichung nochmal nach der Zeit ableiten, nach v_x_Punkt auflösen und oben einsetzen.
Du erhälts dann eine inhomogene, lineare DGL 2. Ordnung, die leicht zu lösen ist, da der inhomogene Anteil konstant ist.
Jean-Louis Bouffon
Verfasst am: 04. Apr 2013 15:11
Titel:
Irgendjemand?
Jean-Louis Bouffon
Verfasst am: 03. Apr 2013 19:07
Titel: Ladung in E-Feld und B-Feld
Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich lerne gerade für eine Physikprüfung und komme bei einer Übungsaufgabe nicht weiter. Die Situation ist Folgende: Eine Punktladung
liegt ruhend im Ursprung eines Koordinatensystems. Der gesamte Raum ist von einem homogenen E-Feld der Form
durchdrungen. Zusätzlich zu diesem E-Feld ist der Raum auch von einem homogenen B-Feld der Form
durchdrungen. Jetzt soll man die Bahn der Punktladung beschreiben, also jeweils
berechnen.
Meine Ideen:
Ich habe behauptet, dass auf die Ladung zunächst einmal immer die Kraft
(immer nur in x-Richtung) ausgeübt wird.
Außerdem wirkt die Lorentzkraft
und zwar immer orthogonal zur Flugrichtung der Ladung, aber auf jeden Fall in der xy-Ebene. Es gilt also
.
Ich habe versucht, die Gesamtkraft in x- und y-Richtung aufzuteilen:
und
(da bin ich mir nicht sicher, ob das in Ordnung ist).
Dann komme ich über
zu den Differentialgleichungen:
Beim Lösen dieser Gleichungen scheitere ich. Jetzt stecke ich fest. Ist das überhaupt der richtige Ansatz? Sollte das nicht irgendwie viel einfacher gehen? Freue mich über jede Hilfe!