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Forum: HF, Funk und Felder Fragen zu Aufgaben ( elektrisches Feld)


Autor: Agentbsik (Gast)
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Hallo Leute!
Ich bin im GK Physik in der 11 Klasse und wir haben mit dem Thema
elektrisches Feld angefangen. Bei mir bestehen noch unklarheiten und
ich wollte da mal nachhacken. Was ich so im Internet finde, das
verleitet mich nicht so sehr zur Zustimmung und ich verstehe manches
nicht.

Hab hier mal 2 Aufgaben die mir Probleme bereiten.
1)Warum stehen elektrische Feldlinien im statischen Fall immer
senkrecht auf oberflächen von Leitern

2) In einem isoliert aufgestekkten Faraday-Käfig hängt eine mit der
Lading Q aufgeladene Kugel, ohne ihn zu berühren.
Wie kann man Q messen ohne Zugang in das Innere des Käfigs zu haben?


Bei der ersten Aufgabe hatte ich überhaupt keine Ahnung, das muss ich
offen zugeben.

Bei der zweite Aufgabe müsste der Faraday-Käfig, da er ja isoliert
aufgebaut ist, eine Influenz vom geladenen Körper erhalten oder nicht?
Nur wie kommt es dann, dass man dann kein elektrisches Feld rund um den
Käfig hat?

Bitte um hilfe und um gedankenanstöße... sonst kappier ich das hier net

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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zu 1) Denk mal an einen Plattenkondensator
zu 2) baut auf 1) auf (Stichwort: Senkrecht)

Ich hoffe das reicht als Denkanstoß

Autor: Agentbsik (Gast)
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Bei einem Plattenkondensator ist ein homologes Feld  vorhanden und ich
weiß auch, dass sich z.B elektronen immer an der Oberfläche eines
Leiters befinden, wenn diese z.B eine negative Ladung besitzt, da sich
die elektronen immer abstoßen und den größten abstand suchen. (hoffe,
dass es bis hierhin richtig ist)

Nur wie kann ich das auf das Feldlinienmodell übertragen. Würden sich
die Feldlinen gegenseitig stören, wenn diese nicht senkrecht austreten
würden?

Ihr sehr schon, dass ich da fast keine Ahnung hab, da wir das Thema nur
seit 2 Wochen behandeln.

Autor: Agentbsik (Gast)
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Bitte helft mir ein bischen... ich will die aufgaben unbedingt lösen,
weil ich hier noch ne schwerere aufgabe habe, die auf den anderen
basiert.

Autor: EZ81__ (Gast)
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Zum Thema senkrechtes Austreten:
Überleg mal, was die Elektronen an der Metalloberfläche täten, wenn das
austretende Feld genau an der Oberfläche eine Komponente parallel zur
Fläche hätte. Hinweis: Im Metall sind die Elektronen frei beweglich...

Autor: Agentbsik (Gast)
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Das Feld würde die Elektronen doch von ihrem Platz verdrängen oder die
elektronen würden die "gedachte" feldlinie wieder so aufrichten, das
sie den meisten abstand von ihnen hat= austritt ist senkrecht

Das sollte doch die Lösung sein oder?

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Also,
1) Auf Äquipotentialflächen (Fläche gleicher Ladung) stehen die
Vektoren der el. Feldstärke und der Verschiebungsdichte immer
senkrecht, d.h. die Feldlinien zeigen immer in Richtung der größten
Spannungsänderung - und das ist nunmal senkrecht. Ferner ist das el.
Feld ein Quellenfeld (Maxwellsche Gleichungen). Die Feldlinien beginnen
und enden immer auf el. Ladungen, also von positiven Ladungen beginnend
an neg. Ladungen endend.

Plattenkondensatormodell: Da kann man sich das am besten vorstellen, da
die 2. Platte endlich, und nicht ein riesiger Raum ist, der letztendlich
geerdet ist (Modelldenken).

2) Ja, kann man! Das wichtige wort ist hier "isoliert", also nicht
geerdet. Aus 1) weisst Du, dass die Feldlinien in Richtung der größten
Spannungsänderung zeigen. Also, wenn der Käfig geerdet wäre, dann misst
Du nichts außerhalb der Kugel, weil die Ladung über das Erdungskabel in
den Boden Fliesst. Folglich hat die Kugel im isolierten Zustand keine
große Bedeutung (außer für die elsta. Induktion bei entsprechendem
Material <=hier ist Deine Influenz). Im Abhängigkeit des Abstandes
zwischen der inneren geladenen Kugel und Deinem Messpunkt, kannst Du
eine el. Feldstärke messen. Die Ladung Q kannst Du mit Hilfe des
Coulomb'schen Gesetzes errechnen.

Ich hoffe, ich habe jetzt nicht Deine Hausaufgaben gemacht!
Fummel Dich da mal rein, ist garnicht sooo schwer.

Wenn Du glänzen willst, dann frag mal Deinen Lehrer nach den
Maxwellschen Gleichungen. Diese beschreiben das elektr. Feld
mathematisch recht gut, und beweisen 1) und 2). Wenn er's erklären ist
er richtig gut.

Wann bekomme ich meine Kiste Bier?

Grüße

Autor: Agentbsik (Gast)
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Mhh, danke für die Erklärung... so langsam versteh ich das.

Ich hab halt so meine Probleme mit de Vorstellung. Da klemm ich mich da
jetzt mal dahinter.


Das mit dem isolierten körper hatte ich auch erst gedacht, dass der
irgendwie keine bedeutung hat. Nur zeigt das olle buch von uns so ein
Beispiel eines käfigs und da steht nix von erdung dran.

Ich weiß halt nur von der Elektronik, dass man immer Masse braucht um
Störungen durch influenz zu meiden.


Achja.. wie siehts mit nem Auto aus? Das steht doch auch isoliert auf 4
Gummirädern.. warum funzt dort der Faraday-Käfig.. also warum werden die
Personen die sich in dem Wagen aufhalten nicht verletzt?

Ich merke irgendwie, dass ich in dem Thema noch sehr bewaldet bin .

Autor: Erwin (Gast)
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Elektrische Felder erkennt man an ihrem Bewuchs mit Kabelbäumen. Die
stehen auch senkrecht zu den Feldlinien.
Diese Antwort hat einen Prüfer mal fast in den Wahnsinn getrieben.

Erwin

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Also, das mit dem Auto ist recht einfach:
Pack ein Auto in ein el. Feld -> Die pos. Ladungen gehen auf das Metall
und pfanzen sich auf dem Metall (Oberseite)als Spannung fort und
polarisieren das Auto, wie ein Stabmaget :-) Sagen wir mal, vorne alles
+ und hinten alles -. Der Innenraum bleibt ladungsfrei, d.h. keine
Feldlinien = Farraday Effekt.
Nun aber zu Deinem Problem mit dem Blitz. Jetzt kommen wir von der
Theorie zu Praxis:

a) Gummi ist ein guter Isolator, aber leider kein Absoluter- hat also
einen endlichen Widerstand.

b) das gleiche gilt für Luft.
Prinzipiell kannst Du Dir das Auto als die eine Platte eines
Kondensators vorstellen, und die Fläche unter dem Auto als die andere.
Zwischendrin ist Luft, also das Dielektrikum. Wird die eine Platte
(Auto) megamäßig aufgeladen,dann schlägt die Spannung über.
c) Das Auto ist ein Käfig, der einem Farraday'schen Käfig gleicht, für
Feldlinien von aussen. Anders herum: Du kannst ja schliesslich auch
mit einem Handy aus dem Auto heraus telefonanieren.

Wenn also ein Blitz ein Auto einschlägt, dann Pflanzt sich die Ladung
über die Reifen (Weg des geringsten Widerstandes) in die Erde fort.

Für Dich zum Googeln:
Farraday Käfig, Maxwellsche Doppelplatte

Wo ist mein Bier?


Gruß

Autor: Agentbsik (Gast)
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Mhh.. bier vernebelt mir nur den sinn ^^ und dir auch :D dann hab ich ja
keinen der mir das erklärt ;D



Mhh... wenn ich mir jetzt einen Ring vorstelle der positiv geladen ist,
gibts da im inneren des ringes eigentlich nen Feld? Die Feldlinien
würden sich doch gegenseitig im inneren abstoßen und somit würds doch
auch kein Feld geben.


Ich find einfach keine einfache erklärung, WARUM der farad. Käfig
funktioniert

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Elektrisch leitender Hohlkörper:  Im inneren stets feldfrei, weil sich
die Ladungen auf seiner Oberfläche  gerade so verschieben, dass sich
die el. Feldstärke in Inneren aufhebt, was (näherungsweise) auch für
eine Gitterstruktur gilt.

Das gilt auch für einen Ring, allerdings nur im Mittelpunkt, weil
offene Struktur. Stell' Dir den Ring als 2-D Gebilde vor.
Die Feldlinien werden etwas zur Ringmitte hin verbogen, weil ein Teil
der Ladung auf der Oberfläche des Rings von vorne nach hintern wandert
und in der Mitte auf einmal keine großen Abstoßungskräfte mehr
vorhanden sind. Ergo, die Feldlinien verbiegen sich etwas.

Zum Grundverständnis:
Es gibt immer eine Ladung und eine Gegenladung (IMMER)
F-Käfig: Feld von aussen:
(+)---------------------------------(-)
          _______________
(+)-------|(-)|Käfig   |(+)|--------(-)
(+)-------|(-)|Feldfrei|(+)|--------(-)
          _______________
(+)---------------------------------(-)

die Ladung kriecht auf der aüßeren Oberfläche von vorne nach hinten,
also von (+) nach (-).

Ladung IM Käfig:
Ladung(+) lädt die Innenfläche der Kugel/Kubus/was auch immer auf.
Innenflächen sind (-). Gegenladung (+) lagern sich AUF der
Kugelaussenfläche an. Wird die Gegegladung geerdet, dann ist die
Aussenfläche Ladungsfrei. Wird nicht geerdet, dann (+) auf Oberfläche.
Folge: el. Feld mit Feldstärke (Aufgabe 2)

Ich meinte natürlich Malzbier.

Autor: Agentbsik (Gast)
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Gut danke..bin jetzt wenigstens etwas mehr in dem Thema besser geworden
und hab noch gestern abend ne aufgabe geschafft die ich aufhatte. Danke
für eure Hilfe

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