Physik elektrisches Feld?

Hallo,

kann mir irgendjemand helfen, wie die Rechnung bei b) funktioniert. Ich bin am verzweifeln, mir fällt kein Weg ein wie es funktionieren könnte.

Dankeschön

Answer 1

[AMG38]

Du hast zwei vertikale Platten mit Abstand d als Kondensator mit der Spannung U. Dazwischen befindet sich deine Kugel mit der Masse m und der Ladung Q. Auf die Ladung wirkt horizontal die elektrische Kraft F_el und vertikal die "Gravitationskraft" F_G.

Würde sich die Kugel exakt in der Mitte von d befinden, hätte der Faden zur Vertikalen einen Winkel phi von 0°. Da der Faden aber einen Winkel phi = 3° hat, man sagt auch Auslenkungswinkel, wird die Kugel zu einer Platte angezogen und steht somit nicht ganz mittig. Sie ist also um den Weg delta x zur Mitte verschoben.

Wozu soll das aber gut sein? Nun, wir wollen ja herausfinden, welche Spannung U der Kondensator hat, der für genau diese Verschiebung sorgt. Dazu brauchen wir die elektrische Kraft F_el, die auf die Kugel wirkt

Das projiziert man auf das Kräfteparallelogramm und erhält

$F_{el}=\tan\varphi\cdot F_G=\tan\ \left(3°\right)\cdot m_{\text{Kugel}}\cdot g$

Mit

$F_{el}=Q\cdot\frac{U}{d}$

kannst du das in die erste Gleichung einsetzen und nach der gesuchten Spannung U umstellen.

Comments

[BlackPhoenix6]

War von der Buchseite nicht herausfindbar aber vielen Dank. Das hilft sehr.