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riddl248
Gast
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 riddl248 Verfasst am: 27. Jan 2013 17:15 Titel: Elektrisches und magnetisches Feld, Geschwindigkeitsfilter - |
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Meine Frage:
Hallo, ich habe hier folgende Aufgaben und leider eine Verständnislücke:
Eine Ladung von 20 C, einer Masse von 0,2g soll durch ein El.Feld 5s lang auf 50 m/s beschleunigt werden und anschließend die Bahnspur durch ein magnetisches Feld auf einen Radius von 5cm gebogen werden.
Ich bin mir bei dem Ergebnis unsicher, da ich momentan noch etwas unsicher mit dem Umgang der Themen der Elektrizität und des Magenetismus' bin (wann darf ich wie was anwenden etc.). Zusätzlich würde mich noch sehr interessieren wieso ich das Magnetfeld nicht mit dem Geschwindigkeitsfilter v=|E|/|B| berechnen darf? Ich hoffe es ist in Ordnung, dass ich euch die Formeln ohne Latex schreibe.
Vielen Dank schon mal.
Meine Ideen:
Ich habe zunächst das El. Feld berechnet mit
E=(a*m)/q, wobei ich die Beschleunigung als konstant annehme und a=v/t setze und erhalte ein elektrisches Feld von 0,1 N/C.
Die magnetische Kraft F=qv x B lässt sich nun wie folgt umstellen:
(q/m)*v*B=v^2/r und somit ist r=(m*v)/(q*B) und B=(v*m)/(r*q)=0,01T.
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 27. Jan 2013 23:14 Titel: |
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Hi,
was möchtest du denn eigentlich berechnen, dies wird nicht explizit genannt.
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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riddl248
Gast
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| riddl248 Verfasst am: 28. Jan 2013 00:55 Titel: |
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Hi,
oh das tut mir Leid.
Ich möchte das elektrische und magnetische Feld berechnen.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 28. Jan 2013 01:51 Titel: |
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| riddl248 hat Folgendes geschrieben: | Zusätzlich würde mich noch sehr interessieren wieso ich das Magnetfeld nicht mit dem Geschwindigkeitsfilter v=|E|/|B| berechnen darf?
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Beim Geschwindigkeitsfilter wirken Coulombkraft (elektrisches Feld) und Lorentzkraft (magnetisches Feld) gleichzeitig. Die vorliegende Aufgabenstellung sagt jedoch, dass die Ladung erst im elektrischen Feld beschleunigt wird und danach im magnetischen Feld auf eine Kreisbahn gezwungen wird.
Ich weiß zwar nicht, wozu die elektrische Feldstärke benötigt wird, aber wenn's denn die Aufgabenstellung erfordert ...
Die Rechnung ist prinzipiell richtig, allerdings hast du Dich bei der Bestimmung der elektrischen Feldstärke um 3 Zehnerpotenzen vertan. Die Masse ist 0,2g, also 0,2*10^(-3) kg. Bei der Bestimmung der magnetischen Flussdichte hast Du die richtige Größe der Masse eingesetzt.
Ob der Aufgabensteller sich wohl darüber im Klaren ist, eine wie unvorstellbar große Ladung er da vorgegeben hat. Wenn der Körper, der die Ladung trägt, eine Kugel wäre, so müsste sie einen Durchmesser von knapp einem halben Kilometer haben (488m), damit die Durchschlagfeldstärke der Luft nicht überschritten wird. Und diese Riesenkugel soll eine Masse von 0,2g, also 200 Milligramm haben? Was für ein Material soll das denn sein? Also entweder ist der Aufgabensteller ein Depp, oder Du hast die gegebenen Werte falsch abgeschrieben.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 28. Jan 2013 16:24 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wenn der Körper, der die Ladung 20C trägt, eine Kugel wäre, so müsste sie einen Durchmesser von knapp einem halben Kilometer haben (488m), damit die Durchschlagfeldstärke der Luft nicht überschritten wird. Und diese Riesenkugel soll eine Masse von 0,2g, also 200 Milligramm haben? Was für ein Material soll das denn sein? |
Das leichteste Material der Welt Aerographit wiegt 0,2 Milligramm pro Kubikzentimeter:
http://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/article2342001/Aerographit-das-leichteste-Material-der-Welt.html
Ich habe aber nicht verstanden wie man auf R Kugel = 244m kommt?
| Beschreibung: |
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| Angeschaut: |
2163 mal |
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 29. Jan 2013 00:54 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe aber nicht verstanden wie man auf R Kugel = 244m kommt? |
Weil man die von Dir zitierte Formel anwendet, dabei aber für die Durchschlagfeldstärke in Luft einen Daumenwert aus der Hochspannungstechnik nimmt, der dreimal so hoch ist wie der von Dir zitierte (30kV/cm).
Da die Feldstärke proportional 1/r² ist, würde mit dem von Dir zitierten Wert der maximalen Feldstärke in Luft sogar der  -fache Durchmesser erfoderlich sein, also etwa 850m. Was ist daran nicht zu verstehen? Hast du das von Dir selbst zitierte Beispiel nicht verstanden?
In Deinem Beispiel ist die maximale Ladung für eine Kugel mit 30cm Durchmesser 2,5*10^(-6)C. In der hier diskutierten Aufgabe war als Ladung vorgegeben 20C, also die  -fache Ladung. Multipliziere mal den Durchmesser von 30cm mit  , dann kommst Du auf ziemlich genau 850m (um die knapp anderthalb Meter, die da noch fehlen, wollen wir uns mal nicht streiten).
Und was das von Dir aus der Zeitung ausgegrabene leichteste Material angeht, so stelle Dir eine daraus gefertigte Hülle mit 850m Durchmesser vor, die nur 1µm dick ist, dann würde das ein Materialvolumen von etwa 2,3m³ ergeben, das dann eine Masse von 0,46kg hätte, also das 2300-Fache der in der Aufgabe angegebenen Masse.
Ich bin bewusst bei den von Dir zitierten Angaben bzgl. der maximalen Feldstärke und des Materials geblieben. Denn irgendeinen Grund musst Du für diese Zitate doch gehabt haben. Ich erkenne ihn nur nicht.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 29. Jan 2013 19:50 Titel: |
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Zuerst möchte ich sicherstellen, dass die ursprüngliche Aufgabe gelöst ist.
Ich habe überhaupt kein Problem maximale elektrische Feldstärke in der Luft
zu verdreifachen. R = Wurzel(Q*k0/E) =245m
Man besitzt gleiche Werte um weiter zu rechen um die eigentliche Frage zu stellen.
Wenn man so eine Wolke aus leichtem Material über 20 C positiv aufgeladen wird, dann wird zwar die Luft um das Material ionisiert, aber nur so lange bis neues Gleichgewicht zwischen der neuen Größe der Wolke und der neuer Ladung stattgefunden hat.
http://www.muk.uni-hannover.de/~finke/blitz/lightning0.html
Wenn so eine Wolke durch künstlich erzeugten Wind von der Erde ferngehalten wird, dann kann diese sich nicht entladen(unten wird die Wolke negative Ladung tragen) und sich sogar weiter aufladen, wenn der Wind der Wolke weitere Elektronen entreißt.
C = R/k0, U =E*R , W=C*U²/2 = Q*U/2, W =Wurzel(Q³*ko*E)/2
Ich stelle fest, dass so eine Wolke ziemlich bequemer Energiespeicher ist
Zwar ist die Kapazität der Wolke unter 30nF, aber die Spannung über 730 Millionen Volt.
Wenn so eine künstliche, fast durchsichtige und aufgeladene Wolke über einem Aufwindkraftwerk http://de.wikipedia.org/wiki/Aufwindkraftwerk
platziert werden soll, dann hat man die Sonnenenergie direkt in die elektrische Energie der Wolke überführt und parallel noch elektrische Generatoren(zwar nicht auf volle Leistung) angetrieben.
Positionierung: In der Wüste, dort wo es nicht regnet.
Die Frage ist, wie man die Energie der Wolke anzapfen kann. Z. B. über Hochspannungstransformatoren gezielt entladen, dabei die Sekundärspannung runter spannen.
Kann so was funktionieren?
Welche Probleme müssen noch gelöst werden, um so einen Speicher zu betreiben?
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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