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  #1  
Alt 29.10.11, 10:38
Maxi Maxi ist offline
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Registriert seit: 15.09.2011
Beitr?ge: 82
Standard Pendel im Kondensatorfeld

Eine einfache Aufgabe aus einem Schulbuch --- nur um einige Zusatzfragen erweitert --- aber:

(In Anlehnung an das Problem und die Größenangaben der Autoren Diehl, Erb, Heise u.a. des Schul-buches „Fokus PHYSIK Gymnasium Bayern 11“, Cornelsen-Verlag Berlin 2009, Seite 17, Aufgabe 4.ab)

Zwischen den vertikal im Abstand von d = 6,0 cm aufgestellten Platten eines geladenen Plattenkondensators befindet sich an einem dünnen, isolierenden Faden der Länge l0 = 25 cm ein Bleikügelchen der Masse m = 0,80 g. Es trägt die positive Ladung q = 2,1 nC. Der Kondensator bleibt während des Versuches an der Spannungsquelle (U = 20 kV) angeschlossen. Das Fadenpendel werde zunächst in der senkrechten Stellung (a = 2,0 cm von der positiven Platte entfernt) festgehalten und dann losgelassen.
a) Zeichne eine Skizze und trage alle Kräfte ein, die im ausgelenkten, ruhenden Zustand des Fadenpendels auf das Bleikügelchen einwirken!
b) Berechne den Auslenkungswinkel (alpha), in dem sich das Fadenpendel nach dem Loslassen einpendelt!
Die vom elektrischen Feld erbrachte Verschiebungs-Arbeit Wel wird hier nicht (wie sonst oft) in kinetische Energie des Bleikügelchens verwandelt, sondern wird hier (zum Teil doch wohl auch) für die Zunahme der Höhenenergie Delta-EPot des Systems << Erde-Bleikügelchen >> benötigt.
c) Berechne die elektrische Verschiebungs-Arbeit Wel, die dem elektrischen Feld des Kondensators abverlangt wurde.
d) Berechne die Zunahme der Höhenenergie Delta-EPot des Bleikügelchens und zeige allgemein, dass stets folgende Beziehung gilt:
Wel > Delta-EPot.
e) Wo ist die überschüssige Energie der elektrischen Feldarbeit verblieben?
Wer oder was sorgt dafür, dass der Energieerhaltungssatz erfüllt bleibt?
Findet während des Ladungstransportes von q (samt Kügelchen) ein Ladungsaustauch zwischen den Kondensatorplatten und der Spannungsquelle statt?
Ist das Problem vielleicht leichter zu lösen, wenn der Kondensator (vor der Freigabe des Bleikügelchens) von der Spannungsquelle abgeklemmt wird?

--- Ich zerbrech´ mir die ganze Zeit den Kopf; kurz gesagt, ich hab´ keine Ahnung!!!
Wer kann mir, bitte, helfen?
Einzelheiten (wie Skizze und Teillösungen) siehe im Anhang!

In gespannter Erwartung,
Maxi
Angeh?ngte Dateien
Dateityp: pdf Kondensator-Problem-0001.pdf (80,3 KB, 44x aufgerufen)
Dateityp: pdf Kondensator-Problem-0002.pdf (54,8 KB, 16x aufgerufen)

Ge?ndert von Maxi (29.10.11 um 11:23 Uhr)
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