Elek. Feld

    Hallo,
    folgendes Problem:
    Da steht n Plattenkondensator (Platten horizontal)
    Darauf liegt ein Alluminiumküggelchen!


    Abstand der Platten: d=0,075 m
    Kugelmasse: m=1,13 * 10^(-5) kg
    Ladung: q=9,67*10^(-10) As


    Nun legt man Spannung U an und die Kugel fliegt mit der Beschleunigung a = 0,118 m/s² zur oberen Platte!


    Jetzt wird gefragt wie hoch die Spannung sein muss, um dies zu erreichen!


    Ich selbst habe 2 Möglichkeiten versucht (über die Elektrische Feldstärke oder über die Beschleunigungsarbeit)!
    Zudem kam das Problem, dass ich bei beiden nicht wusste wo ich nun die Gravitationskraft FG oder g einbringen soll!
    Da diese Aufgabe für die darauffolgenden aufgaben wichtig ist, wollte ich nun gerne die richtige Lösung erfahren! Danke !


    MfG

    Hi,


    sorry, dass es etwas gedauert hat. Von nun an sollte, wird es wohl wieder etwas schneller gehen.


    Hier mal der Ansatz:
    Auf die Kugel wirkt ja die Gewichtskraft FG=m*g und zwar nach unten. Damit sie mind schwebt oder nach oben an die Platte fliegt, muss auf ihr eine Kraft wirken die gleich oder größer der Gewichtskraft ist. Das ist die elektrische Kraft FE=Q*E, wobei Q die Ladung der Kugel ist und E das elektrische Feld des Kondensators. Berechnen kann man das elektr. Feld über U = E*d, wobei U die Spannung und d der Plattenabstand ist.


    Du hast also FG=FE
    --> m*g = Q*U/d


    Das jetzt nach U umstellen und du hast die Spannung für den Schwebezustand. Jede größere Spannung führt dazu, dass die Kugel zur oberen Platte fliegt.


    Jetzt hast du aber eine Beschleunigung geben. Das bedeutet, dass die absolute Kraft die nach oben wirkt eine Größe hat und zwar Fa=m*a.


    Die einzige Kraft, die ja nach oben wirkt ist ja FE. Von ihr müssen wir also FG abziehen, dann muss noch Fa übrigbleiben.


    Also verändert sich die Formel wie folgt:
    FE - FG =Fa -->
    Q*U/d - m*g = m*a


    nach U umstellen und fertig.


    Hmm, war vielleicht doch etwas mehr als nur der Ansatz. ;)