Mit der Feldstärke den Weg berechnen?

Aufrufe: 155     Aktiv: vor 2 Monate

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Hallo! Ich bin gerade ziemlich planlos mit Aufgabe b und c... Ich muss s (bzw. d) bei v=0 berechnen. Ich denke über U = E * s komme ich dann mit s= U/E darauf. U ist ja bekannt, ich habe allerdings keinen blassen Schimmer was ich mit E machen soll. Die Feldstärke müsste ich ja auch erst berechnen. Dafür habe ich die Formeln E=Q*U, E=0,5*m*v2 und E=F/Q gefunden. Allerdings habe ich auch keine elektrische Ladung, keine Masse und keine Kraft... Kann mir jemand weiterhelfen?
Bei Aufgabe c weiß ich auch nicht wirklich wo ich anfangen soll... Wahrscheinlich muss ich in b schon etwas errechnet haben das mir hier dann weiterhilft?

ich würde mich freuen wenn mir jemand helfen könnte....

 

gefragt vor 2 Monate
k
kessi,
Schüler, Punkte: 12
 

Du hast die Ladung und Masse gegeben. Steht im Text drin. Und es wirkt sehr wohl eine Kraft. Überleg mal in welche Richtung. Und das elektrische Feld kannst du ebenfalls berechnen. Alle Angaben sind vorhanden. Für die b) fehlt dir, wenn ich mich nicht irre noch eine Formel, um es zu berechnen. Falls du auf den Rest kommst, geb ich sie dir und dann ist es nur noch einsetzen.

Für die c) hast du die nötige Formel bereits aufgeschrieben. Ist ein Einzeiler. (Man kann das Ergebnis sogar aus dem Text lesen.)
  -   gardylulz, vor 2 Monate

Mit der Masse habe ich mich ja echt dusselig angestellt...
Also die Masse ist 9,1*10^-31...
Ich habe jetzt E= 1,82*10^-16 (0,5*m*v^2)
Q= 4,396*10^-13 (U/E)
F= 2,396*10^-30 (E*Q)
a= 2,1199*10^-60 (F/m)

Jetzt hadert es immernoch bei s... Ich dachte mir es geht vielleicht in die Richtung s=v^2 / E. Da kommt allerings 2,198*10^30 raus.Als Weg glaube ich aber dass die Zahl ein wenig zu groß ist... Ich habe noch s=W/F gefunden. Vorher noch W= U*Q gerechnet, da kommt 3,517*10^-19 raus. Und für s dann 1,51*10-39. Ich frage mich nur ob ich die Formel s=W/F hier auch so benutzen kann...

Dann ist es für die c) wohl E=Q*U bzw Q=E/U ?
  -   kessi, vor 2 Monate
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1 Antwort
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Die Ladung musst du nicht ausrechnen. Die ist schon gegeben. Du findest zwar alle nötigen Formeln in diesem Zusammenhang, aber du hast nicht so wirklich einen Plan, welche Größen damit genau gemeint sind. Das kann dir in einem Test das Genick richtig böse brechen. Übrigens vergiss die Einheiten nicht. Das gibt nämlich immer Punktabzug.

Die Masse des Elektrons hast du richtig raus gelesen. Nun überleg mal, welche Ladung ein Elektron so hat.

Mal zu den Formeln

Für die elektrische Kraft gilt allgemein \( F=qE\) mit der Ladung \( q\) und dem elektrischen Feld \( E\). Hätten wir z.B. das elektrische Feld einer Punktladung, so müssten wir \( E=\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{Q}{r^2} \) in die obige Gleichung einsetzen. Dadurch würden wir die bekannte Coulomb Kraft bekommen. Nun wird unser elektrisches Feld aber nicht durch eine Punktladung, sondern durch einen Kondensator erzeugt. Hier besteht unser Plattenkondensator einfach aus zwei zueinander parallelen Platten. Das elektrische Feld dabei ist \( E=\frac{U}{d} \), dabei ist \(d\) der Abstand der Platten und nicht der Weg, den das Elektron zurückgelegt hat. Das Elektron hat mit dieser Gleichung erstmal absolut nichts zu tun. Die Gleichung \( F=ma\) ist das 2. Newtonsche Axiom und gilt in der klassischen Physik immer. Die klassische Physik beruht quasi auf den 3 Newtonschen Axiomen. Du kannst diese Formel jeder Kraft gleichsetzen, wenn du die daraus entstehende Beschleunigung berechnen willst. \( E_{pot}=F\cdot s\) ist die sogenannte verrichtete Arbeit oder potentielle Energie. Diese Formel gilt in dieser Form nur bei konstanten Kräften. Überleg mal, ob hier immer die selbe Kraft mit gleicher Stärke wirkt (=konstant) oder ob sie variiert. \(E_{kin}=\frac{1}{2}mv^2 \) ist die kinetische Energie. Denke, da gibt es keine Verwirrung bzgl. der Größen. Und lass dich nicht von den vielen \( E\) verwirren. Elektrisches Feld und Energie wird gerne mit dem gleichen Buchstaben abgekürzt, aber das heißt nicht, dass man die Formeln dazu gleichsetzen kann. Eine Kraft kannst du nur mit einer Kraft gleichsetzen bzw. addieren und eine Energie nur mit einer Energie. Es gibt leider so viele physikalische Größen, dass selbst das griechische und lateinische Alphabet nicht ausreichen und man sich teilweise noch am kyrillischen Alphabet bedient. Deswegen ist es wichtig zu wissen, welche Größe ein Buchstabe in der Formel darstellt, da man eine Doppelbesetzung nicht vermeiden kann. Und wenn man soweit ist, dass man das genau weiß, dann kann man, zumindest in der Schule, dazu übergehen einfach zu gucken, welche Größen man gegeben hat und welche Formeln dazu passen. Dann ist es nur noch einsetzen und ausrechnen.

\( a) \) Hast du dir die Bewegung des Elektrons mit den oben genannten Bedingungen mal überlegt? Hilft zum Lösen der \( b) \) (Schau auf dein Bild in welche Richtung das Elektron zu Beginn fliegt und welche Platte das Elektron zu sich anzieht.)

\(b) \) Im Absatz darüber steht alles notwendige und bisschen mehr drin. (Es gibt 2 Wege diese Aufgabe zu lösen. Einer ist etwas leichter als der andere)

\(c) \) Ja, es ist \(W=qU\), aber deine Ladung war falsch.

Denke das wars. Falls es doch noch Fragen gibt, einfach melden.

geantwortet vor 2 Monate
g
gardylulz,
Student, Punkte: 230
 

Ich denke ich habe jetzt ein bisschen mehr Klarheit... Mal sehen ob ich richtig liege...
Also das Elektron bewegt sich natürlich erst mit kinetischer Energie. Dabei wird es abgebremst, von der entgegenwirkenden elektrischen Energie des Feldes. Es kommt zum Stillstand und kehrt sich dann um, und bewegt sich dann mit der Energie des Feldes zum positive Teil der Platte.
Wenn ich diesmal damit richtig liege, dass die Ladung 1,6*10^-19 C (?) entspricht, ist W dann 1,2816*10^-15. Die Kraft die der Bewegung des Elektrons entgegenwirkt ist wie gesagt die eletrische Energie des Feldes... Mit richtigem Q und diesmal der richtigen Energie komme ich für F auf 1,2816*10^-16. Das widerum in s=W/F wäre nun 6,789*10^-14.
Mit den E's bin ich durcheinander gekommen, und darauf dass die Masse und die Ladung des Elektrons zwei feste Werte sind musste ich auch ersteinmal kommen. Fernunterricht ist in manchen Fächern gar nicht so einfach. Das klingt für mich jetzt aber soweit plausibel, ich hoffe es stimmt alles?
  -   kessi, vor 2 Monate

Schaut schon mal gut aus. Ich zerleg mal deinen Post und mach paar Ergänzungen:

"Also das Elektron bewegt sich natürlich erst mit kinetischer Energie. Dabei wird es abgebremst, von der entgegenwirkenden elektrischen Energie des Feldes."

Ich denke, du meinst das Richtige, aber so formuliert würde es in diesem Kontext etwas anderes bedeuten. Es wird abgebremst aufgrund der elektrischen _Kraft_ die das Elektron durch das elektrische Feld erfährt.

"Es kommt zum Stillstand und kehrt sich dann um, und bewegt sich dann mit der Energie des Feldes zum positive Teil der Platte."

Hier ist die Energie auch wieder etwas fehl am Platz. Hier würde sowas wie "Es kommt zum Stillstand und kehrt sich dann um, und bewegt sich zum positive Teil der Platte." ausreichen. Wenn du es ganz korrekt haben willst. "Wird zur positiven Platte beschleunigt."

"Wenn ich diesmal damit richtig liege, dass die Ladung 1,6*10^-19 C (?) entspricht, ist W dann 1,2816*10^-15."

Das wäre das Ergebnis der \( c) \). Vergiss die Einheiten nicht. Es sind \( W=1.2816\cdot 10^{-15}~J\), also Joule! Bei Teilchen gibt man die Energie auch gerne in der Einheit Elektronenvolt an. Das wäre hier einfach \( W=8~keV\).

"Die Kraft die der Bewegung des Elektrons entgegenwirkt ist wie gesagt die eletrische Energie des Feldes... Mit richtigem Q und diesmal der richtigen Energie komme ich für F auf 1,2816*10^-16. Das widerum in s=W/F wäre nun 6,789*10^-14."

Richtig gedacht, aber für \( W \) die falsche Energie. Für die \( b\) benötigst du tatsächlich die kin. Energie in der Form \( E_{kin}=\frac{1}{2}mv^2 \) mit der angegeben Anfangsgeschwindigkeit.

Zugegeben ist Aufgabenstellung \( c)\) etwas verwirrend angegeben. Die hat mit der \( b\) tatsächlich nichts zu tun. Im Grunde wird da gefragt, welche Energie ein Elektron hätte, wenn es den Plattenkondensator von einer Platte zur anderen komplett durchquert. Das wäre einfach \( E_{pot}=qU \). In der \( b\) startet das Elektron ja irgendwo im Kondensator und kann ihn gar nicht von einer zur anderen Platte komplett durchlaufen. Berechnen kann man das, ist aber etwas komplizierter und hier nicht verlangt. Gerne wird auch nach der Geschwindigkeit gefragt, die ein Elektron (oder geladenes Teilchen) beim Durchqueren eines Kondensators hat. Ansätz wäre dazu einfach \( \frac{1}{2}mv^2=qU \).

"Mit den E's bin ich durcheinander gekommen, und darauf dass die Masse und die Ladung des Elektrons zwei feste Werte sind musste ich auch ersteinmal kommen. Fernunterricht ist in manchen Fächern gar nicht so einfach."

Proton, Elektron, Positron (Antiteilchen des Elektrons) haben alle feste Werte. Und ich kann mir denken, dass Fernunterricht in manchen Fächern doof ist. Besonders, da die meisten Schulbücher schlecht sind. Also du solltest es nun hinkriegen. War ja nur noch eine Formel, die du vertauscht hast.
  -   gardylulz, vor 2 Monate

Ja mit der Energie habe ich eigentlich die Kraft gemeint... Auf die Einheiten werde selbstverständlich achten wenn ich meine Schmiererei noch einmal abschreibe... :)

Ich danke Dir! Du hast mir unglaublich geholfen!
  -   kessi, vor 2 Monate
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