Physikaufgabe Plattenkondensator?
Komme bei den Aufgaben b und c nicht mehr weiter, es würde mich sehr freuen, wenn mir einer helfen könnte.
Zwischen den vertikal im Abstand von 6 cm aufgestellten Platten eines Plattenkondensators befindet sich an einem dünnen isolierenden Faden eine Bleikugel der Masse 0,8g. Sie trägt die Ladung 2,1 · 10-9 C.
a) Fertige eine beschriftete Skizze der dargestellten Situation an, welche die wichtigen physikalischen Größen und Zusammenhänge wiedergibt.Skizziere dabei auch die Kräfte, die auf die Kugel wirken.
b) Berechne die durch eine angelegte Spannung U erzeugte elektrische Feldstärke im inneren des Plattenkondensators, bei der die Kugel so weit ausgelenkt wird, dass der Faden mit der Vertikalen einen Winkel von 5°einschließt.
c) Berechne für diesen Fall die Spannung an den Kondensatorplatten.
2 Antworten
Bei b) musst du zuerst die Gewichtskraft und die elektrische Kraft einzeichnen. Die Gewichtskraft geht nach unten und die elek. Kraft zum Minuspol. Die beiden Kräfte zusammen ergeben eine Gesamtkraft (ENTLANG DES FADENS). Diese musst du auch einzeichnen. Mithilfe vom Tangens (elektr. Kraft durch Gewichtskraft) kannst du dann die elektr. Kraft berechnen. Die Formel E=F/Q benutzt du dann um das elektr. Feld auszurechnen.
Für c) habt ihr vermutlich auch eine bestimmte Formel kennengelernt.
Für die Flächenladungsdichte gilt:
Epsilon 0 * Epsilon r * E = Q/4*pi*r^2 nach E auflösen Epsilon r nehme ich mit 1 an
E=Q/4Pi*r^2*Epsilon0
nun wird der Radius r benötigt. Der Radius r entspricht dabei genau der Seite der dem Winkel gegenüber liegt. Da die Winkelsumme eines Dreiecks 180° ist und der Winkel 5° gegeben sind, müssen die Restlichen Winkel einen Winkel von 87,5° aufweisen. Mit dem Sinussatz kann dann der Radius berechnet werden:
L/sin(87,5°)=r/sin(5°) nach r umstellen r=6cm*sin(5°)/sin(87,5°)=5,23mm
E=2,1*10^-9C/4*pi*(0,00523m)^2*8,85*10^-12As/Vm
E=69033959,31 V/m
Die Spannung währe:
U=E*d in dem Fall U=E*r=69033959,31V/m*0,00523m=361,05V
Hoffe ich habe die Aufgabe auch richtig verstanden XD
Ah ne zwischen den Platten des Kondensators das heißt die Platten sind 6cm voneinander entfernt also muss der Abstand zur einen Platte entsprechend 3cm + die entsprechende Auslenkung in x Richtung sage ich mal also
s=cos(5°)*5,23mm=5,21mm
r=s+(d/2)=5,21mm+(6cm/2)=0,03521m
E=2,1*10^-9C/4*Pi*(0,03521)^2*8,85*10^-12As/Vm
E=15231,2V/m
U=E*r=15231,2V/m*0,03521m=536,3V
so hoffe das passt jetzt :D