2 Fragen: 1 Punktladung 2 Millikan Versuch

Karlastian · Anmeldungsdatum: 14.04.2012 Beiträge: 217

Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich stehe leider gerade (nach längerer Abstinenz von der Materie) vor 2 Problemen:

1. Zwei positive Ladungen Q0 und 4Q0 befinden sich im Abstand l. Auf der Verbingsungslinie ist eine dritte Ladung so angeordnet, dass auf sie keine Resultierende Kraft wirkt.
Wo befindet sich die Ladung und wie groß ist ihre Ladungsmenge Q?

2. Hier geht es um den Millikan Versuch, mit den tollen Öltröpfchen.
Gesucht sind:
- Radius und Masse des Öltröpfchens
- Anzahl der Elementarladungen

Meine Ansätze:

Meine Ideen:
1. Coulombsche Gesetz:

Reslutierende Kraft soll 0 sein, demnach:

k ist die Dieleketrizitätskonstante

da k nie 0 sein kann, muss der 2te Term 0 sein, was aber auch nicht geht, da

Komme da irgendwie nicht weiter, stimmt denn wenigstens der Ansatz?

2.
Ich hab folgende Angebaen zum Millikan Versuch gegeben:

Sinnkgeschwindigkeit

Kraft des E. Feldes

Dichte des Öls

Viskosität Luft

Gesucht sind wie oben geschrieben Radius r und Masse m des Öltröpfchens

Mein Ansatz dazu:

Damit erhalte ich:

r =

m

m =

kg

Versuche ich daraus nun die Anzahl der Elementarladung zu berechnen erhalte ich nach:

Was definitv nicht sein kann. Ich hab es ebenfalls unter einbeziehung der Reibungskraft versucht, aber das ändert das Ergebniss nur minimal.

Hoffe ihr könnt mir helfen.
LG
Karlastian

FenStrat · Anmeldungsdatum: 09.01.2012 Beiträge: 12

Hallo Karlastian,

Also erst mal zu 1. :

Damit auf die dritte Ladung Qneu keine resultierende Kraft wirkt muss gelten:

Hier zeigt sich auch, dass die Ladung vonQneu egal ist, da sie sich rauskürzt.

Wenn du das nun nach l1 oder l2 auflöst erhälst du die Seitenverhältnisse von den Abständen zu Q und 4Q.
Wenn l gegeben ist kannst du nun l1 oder l2 in

einsetzen und somit die Abstände von Qneu zu Q und 4Q ausrechnen.

FenStrat · Anmeldungsdatum: 09.01.2012 Beiträge: 12

Und zu 2. hab ich leider nur einen Denkanstoß:

Da leider die Angabe fehlt, gehe ich einfach mal davon aus, dass die elektische Feldkraft der Schwerkraft entgegenwirkt, somit müsstest du deine Formel noch wie folgt erweitern, da auf das Tröpfchen, da es geladen ist, auch die elektrische Kraft wirkt.:

Das Problem ist jetzt natürlich, dass da 2 Unbekannte in dem Term sind ( r und q).
Hier weiß ich leider auch nicht weiter, aber vllt hilft dir das ja Big Laugh

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Ohne weitere Angaben lässt sich die zweite Aufgabe nicht lösen.

Karlastian · Anmeldungsdatum: 14.04.2012 Beiträge: 217

Welche Angaben würden denn benötigt.
Weil mehr Angaben gibt das Aufgabenblatt nicht her.

Da ich bei 1. l nicht kenne, kann ich es also nur im verhältniss ausdrücken.
Werd ich gleich mal durchrechnen.

Meiner Ansicht nach ist mein Ansatz richtig, denn wenn ich das E-Feld dazu schalte, sich die Tröpfchen also in schwebe befinden, wäre v = 0.

Radius und Masse könnte ich dann ermitteln, aber was läuft bei der Ladungsbestimmung falsch?

Edit:

Berechnung von den Abständen l1 und l2:

k und

kürzen sich raus

Umformen ergibt:

Auflösen nach l2:

kürzt sich raus bleibt nach Wurzelziehen übrig:

Also ist die Probeladung

doppelt sp weit von

weg wie von

während die Ladungsmenge auf

keine Rolle spielt.

Soweit richtig?

FenStrat · Anmeldungsdatum: 09.01.2012 Beiträge: 12

Also soweit ich das sehe ist deine Rechnung zu 1. richtig.

Aber bei der zweiten Aufgabe muss ich dir widersprechen:
Wenn das E-Feld "dazugeschaltet" wird bedeutet es nicht unbedingt, dass sich das Tröpfchen in der Schwebe befinden muss, da, wenn die elektrische Kraft kleiner als die Gewichtskraft ist, das Teilchen so lange beschleunigt wird bis der Luftwiderstand + die elektrische Kraft so groß wie die Gewichtskraft ist. Dieses Kräftegleichgewicht gilt nach der Aufgabenstellung für

.

Es gilt also

Es ist auch unlogisch, dass du, um die Masse und den Radius auszurechnen, ohne die Elektrische Kraft rechnest und um die Elementarladungsanzahl auszurechnen dann zwar mit der elektrischen Kraft, aber ohne der Kraft des Luftwiderstandes rechnest, obwohl auf das Tröpfchen jederzeit alle 3 Kräfte (Luftwiderstand, Gewichtskraft und el. Kraft) wirken.

Hmmm... aber jetzt wo ich das schreibe merke ich, dass in der Aufgabe garnicht gesagt ist ob das Tröpfchen, wenn es im Kondensator ist, noch die Geschwindigkeit v hat..
Also: Wenn das Tröpfchen im E-Feld des Kondensators die Geschwindigkeit

hat gilt mein oben erläuterter Ansatz.
Wenn aber das Teilchen mit der Geschwindigkeit

in Richtung Kondensator fällt und im Kondensator dann abgebremst wird, da die el.Kraft = Gewichtskraft wäre, und es dann im Kondensator schwebt wäre dein Ansatz richtig.

ES LEBE DIE SCHWAMMIGE AUFGABENSTELLUNG Big Laugh

FenStrat · Anmeldungsdatum: 09.01.2012 Beiträge: 12

Oh und das das Tröpfchen so viele Elementarladungen (entspricht der Anzahl an zusätzlichen Elektronen) hat finde ich garnicht so abwägig..

Karlastian · Anmeldungsdatum: 14.04.2012 Beiträge: 217

Okay mein Fehler hätte die Aufgabe klarer schreiben sollen:

Angaben s. Oben
Aufgabe:
Sei nun an einem Tröpfchen die Sinkgeschwindigkeit

beobachtet worden. Dieses Tröpfchen kann durch ein elektrisches Feld von 16,7 V/m in der Schwebe gehalten werden.

Demnach müsste mein Ansatz stimmen und das Tröpfchen wirklich diese imense Menge Ladungen tragen?

FenStrat · Anmeldungsdatum: 09.01.2012 Beiträge: 12

Also ich sehe keinen Fehler in deinem Ansatz, also wenn du dich nicht verrechnet hast müsste das so stimmen denke ich.. :-)

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Karlastian · Anmeldungsdatum: 14.04.2012 Beiträge: 217

Hi GvC
danke für die Antwort.
Leider erschließt sich mit mein Fehler in den 10er Potenzen nicht:

Soweit der rechenweg und die Angaben.

Ausgerechnet erhalte ich:

Also das selbe wie du es hast. Nun dann erhalte ich auch eine andere Masse und eine andere Elementarladungszahl.

Danke soweit werds dann mal neu rechnen^^

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Karlastian · Anmeldungsdatum: 14.04.2012 Beiträge: 217

Weil ich nicht sagen kann wo ich ihn gemacht habe, aber wird wohl einfach ein vertipper in Excel gewesen sein^^

So komme jetzt dann auf die Masse:

Setzte ich das nun ein in

erhalte ich nach umformen für

Was im Rahmen der genauigkeit 2 entspricht^^