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
zu 1) Denk mal an einen Plattenkondensator zu 2) baut auf 1) auf (Stichwort: Senkrecht) Ich hoffe das reicht als Denkanstoß
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.
Bitte helft mir ein bischen... ich will die aufgaben unbedingt lösen, weil ich hier noch ne schwerere aufgabe habe, die auf den anderen basiert.
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...
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?
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
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 .
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
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
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
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.
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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