 Verfasst am: 28. Nov 2011 18:47 Titel: |
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| korrekt. | |
| Verfasst am: 28. Nov 2011 00:53 Titel: |
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| Ich nehme mal an - Du hast das ja nicht gesagt -, dass die Platten senkrecht stehen, die Feldkraft also horizontal gerichtet ist, während die Gewichtskraft vertikal (nach unten) gerichtet ist. Das ist die Überlagerung zweier gleichmäßig beschleunigter Bewegungen: eine in horizontaler Richtung unter dem Einfluss der (konstanten) Coulombkraft und eine in vertikaler Richtung unter dem Einfluss der Gewichtskraft. | |
| Verfasst am: 27. Nov 2011 18:46 Titel: |
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Danke soweit, auch wenn ich das mit der durchlaufenen Spannung nicht so ganz verstehe 
Bei mir hat sich direkt eine neue Frage aufgetan und ich denke nicht, dass es sich lohnt extra einen neuen Thread zu erstellen. -Gegeben ist ein Plattenkondensator mi U=2kV, d=6cm, A=100cm². Von der positiven Platte löst sich ein Stückchen mit einer Masse m=0.03mg ab mit der Ladung Q=10^-11 C. Ermitteln sie unter Berücksichtigung der Schwerkraft den Weg des Teilchens (anhand einer Skizze) den Auftreffort auf dem Gegenüberliegenden Kondensator und die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt des Auftreffens. Meine Vorgehensweise: -Das Verhältnis zwischen der F(Erdanziehung) und F(Probeladung) in Verhältnis zu der Etfernung d setzen. Also so etwas wie F(E)/F(P)=(Strecke nach unten)/d. Ist das möglich? -Danach würde ich dann weitermachen und über Pythagoras die Kraft F("schräg") berechnen. Hiernach kann ich dann durch Umstellung wieder auf die Geschwindikeit kommen. -Wenn die erste Überlegung mit dem Verhältnis der Kräfte = dem Verhältnis der Entfernungen nicht möglich ist, würde ich anstatt dessen die benötigte zeit berechnen bis zum Auftreffen und danach schließlich den Auftreffort. Ich hoffe man konnte mir bei der Überlegung folgen. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 17:08 Titel: |
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Das Staubkorn hat erst dann die gesamte Spannung durchlaufen, wenn es auf der negativen Platte angekommen ist. Auf halbem Wege zwischen den Platten hat es aber entsprechend (U/d)*d/2=U/2 erst die halbe Kondensatorspannung durchlaufen. An jder anderen Stelle x die entsprechende Spannung (U/d)*x. Zu 2) Die Kondensatorspannung bei der Entladung folgt der Zeitfunktion u=U*e^(-t/tau) mit U=ursprüngliche Kondensatorspannung=Nennspannung der Lampe (6V) Dabei ist tau die sog. Zeitkonstante. Sie ergibt sich als tau=R*C, wobei im vorliegenden Fall der Lampenwiderstand R nach ohmschem Gesetz aus Spannung und Strom im Nennbetrieb zu R=U/I bestimmt werden kann. Die obige Zeitfunktion muss nach t aufgelöst werden: u/U=e^(-t/tau) ln(u/U)=-t/tau t=-tau*ln(u/U) t=tau*ln(U/u) Im vorliegenden Fall ist U=6V, u=3V, der Quotient also U/u=2. ---> t=R*C*ln(2)=(U/I)*C*ln(2)=(6V/0,05A)*1(As/V)*ln(2)=83s Das sind knapp anderthalb Minuten. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 16:51 Titel: |
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Den Teil verstehe ich nicht, was meinst du mit der Spannung die das Staubkorn durchlaufen hat? Ist das Nicht die selbe Spannung wie die, die auf den Kondensator herscht? zu 2) Nun habe ich auch deine Frage verstanden. Es ist nach der Zeit gefragt, die die Lampe noch leuchtet. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 16:44 Titel: |
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| Zu 1)
Das ist zwar immer noch nicht die originale Aufgabenstellung (denn Du sagst, Du formulierst sie), aber jetzt ist es klar. Es handelt sich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Die von Dir beschriebene Vorgehensweise ist zwar richtig, aber umständlich. Einfacher ist der Energieerhaltungssatz: q*U=(1/2)*m*v² Das brauchst Du nur nach v aufzulösen. Dabei setzt Du für U die Spannung ein, die das Staubkorn durchlaufen hat, und die ist E*x mit E=U/d. ---> q*(U/d)*x=(1/2)*m*v² Damit lässt sich die Geschwindigkeit des Staubkorns an jeder beliebigen Stelle 0<x<d bestimmen. Die Geschwindigkeit beim Auftreffen auf die negative Platte erhältst Du natürlich, wenn Du x=d setzt, also in die erste Gleichung die Gesamtspannung einsetzt. Zu 2) Wonach ist denn nun eigentlich gefragt? Ich habe Dir diese Frage bereits gestellt, aber Du willst (oder kannst?) sie nicht beantworten. Ist nach der Zeit gefragt, die die Lampe noch leuchtet, oder ist nach der Energie gefragt, die bis zum Verlöschen der Lampe verbraucht wurde? Beide Fragen habe ich Dir bereits - zumindest ansatzweise - beantwortet. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 16:01 Titel: |
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| Zu 1)Ich versuche es mal anders zu Formulieren.
An einem Plattenkondensator mit einer Fläche A= 100cm² und dem Abstand der Platten d=1cm schließen wir eine Spannungsquelle mit U=1kV an. Ein Staubkorn mit der Masse m=0.1mg läd sich an der positiven Platte des Kondensators und erhällt dadurch eine Ladung von q=10^-15C. Die Fragestellung lautet: Beschreibe seine Bewegung. DAS IST KEIN WITZ. Jedoch wahr mein Lehrer darauf aus, dass wir die Geschwindigkeit ermitteln sollten. Nur nebenbei: Deine Fragestellung finde ich aber interessant, also mit welcher Geschwindigkeit das Staubkorn auf die andere Platte trifft. Mein Ansatz dazu wäre F=Q*E und E=U/s zu verwenden und dann die Beschleunigung zu berechnen. Dann weitermachen mit s=1/2at², die benötigte Zeit berechnen und dann schließlich die Geschwindigkeit. Zu 2) Das verstehe ich nicht. Erklärung meines Lehrers dazu: Bis zu einer Spannung von 3V kann die Glühbirne leuchten. ->Die Hälfte der maximalen Kondensatorladung kann ausgenutzt werden. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 15:38 Titel: |
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Zu 1
Das ist doch nicht die komplette Aufgabenstellung! Du hattest zuvor geschrieben:
Was bedeutet das? Gehöt das Folgende dazu?
Was bedeutet das "und"? Soll das vielleicht so lauten: "Ein Staubkorn mit der Masse m= 0.1 mg lädt sich an der positiven Platte eines Plattenkondesators ... mit q=10^-15 C." Auf welche Position des Staubkorns bezieht sich die Frage nach der Geschwindigkeit? Soll das vielleicht so lauten: "Mit welcher Geschwindigkeit trifft das Staubkorn auf die negative Platte?" Kannst Du nicht mal vollständige Informationen liefern? Du willst hier doch Hilfe erhalten. Ich bin ja gerne dazu bereit, deshalb habe ich Dich nach der originalen Aufgabenstellung gefragt. Aber das ignorierst Du einfach. Zu 2) Wie gesagt, das geht über die Entladefunktion der Kondensatorspannung.
Welche physikalische Größe hat die Einheit W/s, also die Dimension Leistung pro Zeit? Ich kenne nur Energie pro Zeit, und das ist Leistung. Aber Leistung pro Zeit ...? |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 15:13 Titel: |
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| Tut mir leid mit der ungenauen Fragestellung.
Zu 1) Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das Staubkorn. Optionale Fragen könnten dann noch zB sein, wann erreicht das Staubkorn die andere Kondensatorplatte. Oder wie hoch ist die Anfangsbeschleunigung. Das ist ja aber einfach zu lösen wenn ich die Geschwindikeit habe. Dann würde ich z.B. V=s/t umstellen und bei der Frage nach der Beschleunigung W=1/2CU² umstellen. Zu 2)Wie lange kann die Glühlampe leuchten, mit der Annahme, bei einer Spannung von 3V würde man das Leuchten noch als solches wahrnehmen. Ach und die Anspielung auf die Einheiten habe ich irgendwie nicht verstanden, ich weiß, dass ich da noch ein wenig Probleme hab, aber was genau gemeint ist, ist mir unklar |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 14:56 Titel: |
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Kannst Du das mal erläutern? Ich verstehe das nämlich nicht. Besser noch: Wie lautet die Aufgabenstellung im originalen Wortlaut? Außerdem: Was ist V? Dem Symbol nach ist das ein Volumen, Deinen Gleichungen nach ist es wohl eine Geschwindigkeit. Die passt aber nicht zu Deiner (unverständlichen) Aufgabenstellung. Zu Aufgabe 2
Das ist ein abenteuerlicher Umgang mit den physikalischen Einheiten. Davon mal abgesehen, die im Kondensator gespeicherte Energie ist proportional dem Spannungsquadrat. Wenn die Kondensatorspannung auf die Hälfte abgesunken ist, ist demnach nur noch ein Viertel der ursprünglichen Energie im Kondensator gespeichert, drei Viertel der Energie sind an die Lampe abgegeben worden. Wie lautet eigentlich die Aufgabenstellung, d.h. was soll eigentlich berechnet werden? Falls es darum geht, wie lange die Lampe bei voll aufgeladenem Kondensator leuchtet, d.h. wie lange es dauert bis die Kondensatorspannung auf 3V abgesunken ist, dann lässt sich das nicht über die Energiebilanz, sondern nur über die Entladefunktion des Kondensators lösen. Und das auch nur, wenn man den Widerstand der Lampe als konstant annimmt, was in der Realität nie der Fall ist. Fazit: Verrate mal die originale Aufgabenstellung für beide Aufgaben. |
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| Verfasst am: 27. Nov 2011 11:43 Titel: 2 Aufgaben zu Kondensatoren |
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| 1)Ein Staubkorn mit der Masse m= 0.1 mg lädt sich an der positiven Platte eines Plattenkondesators mit A=100cm², d=1cm, U=1kV und q=10^-15 C
Gesucht V: Mein Ansatz: W=Q*U 1/2mV²=Q*U V=Wurzel(2*Q*U/m) V=Wurzel(2*10^-15*10^3/10^-7) V=Wurzel(2*10^-5) V=Wurzel(20*10^-6) V ist rund 4.5*10^-3 2)Fahrradlicht: Kondensatorkapazität = 1F Glühlampe U=6V I=50mA Annahme: Die Glühbirne leuchtet bis 3V Spannung. Mein Ansatz: W=1/2C*U² W=1/2*1*6² W=18J Diese Energie liefert der Kondensator P=U*I P=6*50 P=300mW p=0.3W es werden also 0.3 W/s also Joule benötigt Wie muss ich hier jetzt rangehen? Kann ich einfach die benötigte Energie W durch 2 teilen, da ich bis zur Hälfte der Spannung die Glühbirne zum leuchten bringen kann, oder muss ich bei der Spannung 3V einsetzen? Da brauche ich mal eine Erklärung. Bei der ersten Aufgabe bin ich mir ziehmlich sicher, die habe ich richtig gelöst. mfg prest |
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