Coulomb - Gesetz richtig anwenden

Question

Hallo,

Ich brauche kurz eure Hilfe bei dieser Aufgabe zum Coulomb - Gesetz.

1.Der Radius eines Heliumkerns beträgt etwa 2 · 10^-15 m. Ein Proton trägt in etwa die Ladung 1,602 · 10^-19 C. Welche Kräfte wirken zwischen Protonen mindestens?

2.Ein Beobachter befindet sich unendlich nah an einer konzentrischen Kugel mit Radius r im Punkt P. Er sieht ein nahezu homogenes Feld und kann sich sich vorstellen, dass es von einer Ladung erzeugt wird, die auf der großen Kugel sitzt. Stellen wir uns nun vor, dass wir tatsächlich die nahezu punktförmige Kugelladung Q auf die großen Kugel verteilen. Wie stark ist dann das Feld im Punkt P?

Ich hoffe ihr könnt mir helfen...

Gruß

Answer 1

$$F= \epsilon \frac{q_1\cdot q_2}{r^2}$$

Comments

Was ist denn E? Was ist q1, q2 und r2?

So ganz verstehe ich das leider nicht...

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Na, das ist ja eher Physik ...

q ist die Ladung, r ist der Radius zwischen den Ladungen und e ist irgendeine Konstante, die ich nicht auswendig weiss, aber bei wikipedia komplett mit dieser Formel und deren Erklärung zu finden ist.

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Aber was ist denn q₁ und was q₂? Ist q₁ 1,602 · 10^-19 C? Wenn ja, was ist dann q₂? Was muss ich eingeben um die Konstante zu finden? Kannst du grob schätzen was die Konstante beträgt? Kannst du auch bei Aufgabe 2 helfen?

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Ein Proton trägt eine Elementarladung. Im Heliumkern sind 2 Stück davon da - also zwei gleiche Ladungen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Coulombsches_Gesetz

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Ist das die Konstante? 8,85418781762 · 10^-12 Asec/Vm?

Wenn ja: F = 8,85418781762 · 10^-12 Asec/Vm · (1,602 · 10^-19 · 1,602 · 10^-19) / (2 · 10^-15)²

Irgendwie finde ich das schwierig aufzulösen... Könntest du mir behilflich sein?

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Schön der Reihe nach:
$$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$$
$$\varepsilon_0 = 8,854 \cdot 10^{-12} \frac {A\,s} {V\,m}$$
$$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{(1,602 · 10^{-19}As )^2}{(2 · 10^{-15}m)^2}$$
$$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \left(\frac{1,602 · 10^{-19}As }{2 · 10^{-15}m}\right)^2$$
$$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \left(\frac{0,801 · 10^{-4}As }{m}\right)^2$$
$$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \left(\frac{0,641601 · 10^{-8} }{1}\right)\left(\frac{As }{m}\right)^2$$
$$F = \frac{1}{4\pi \cdot 8,854 \cdot 10^{-12} \frac {A\,s} {V\,m}} \left(\frac{0,641601 · 10^{-8} }{1}\right)\left(\frac{As }{m}\right)^2$$
$$F = \frac{{V\,m}}{\pi \cdot 8,854 \cdot 10^{-12} {A\,s} } \left(\frac{0,641601 · 10^{-8} }{4}\right)\left(\frac{As }{m}\right)^2$$
$$F = \frac{0,16040025· 10^{-8}}{\pi \cdot 8,854 \cdot 10^{-12} } \left(\frac{{V\,m} }{{A\,s}}\right)\left(\frac{As }{m}\right)^2$$
$$F = \frac{0,16040025· 10^{4}}{\pi \cdot 8,854 } \left(\frac{VAs }{m}\right)$$

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Was ist los ? Bist Du ins Koma gefallen ?

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Hahaha, sehr witzig pleindespoir :D

Vielen Dank für deine Antwort und - nicht zu vergessen - tolle Rechnung. Kannst du mir auch bei Aufgabe 2 helfen oder bist du auch ins Koma gefallen?

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$$E(r)=\frac{Q}{4\pi r^2 \varepsilon_0 \varepsilon_r}$$

http://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkondensator

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Aber es sind doch keine Werte angegeben...

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Da brauchts ja keine Zahlen, sondern Verständnis, wie es gemeint ist. Ist ja auch nichts gross zum Rechnen da: Der Nenner ist vollgestopft mit Konstanten und einem Radius.Im Zähler ist irgendeine Ladung. Im Ernstfall muss man mit Einheiten und Zehnerpotenzen jonglieren.

Die Aufgabe 1 oben ist übrigens noch nicht ganz fertig - ich lasse immer gern ein Restchen zum Selberbasteln.

Was hast du denn da raus ? Vor allem wie kommst du zur physikalischen Einheit ?

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Bei 1 hätte ich jetzt gedacht, dass man den Nenner noch kurz vereinfacht, aber mehr weiß ich irgendwie nicht...

Bei 2 habe ich überfordert, wäre also nett, wenn du mir noch mehr helfen würdest...

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1: Zahlen einfach in den TR einhäckern - da ist nix mehr zu vereinfachen. Interessant ist die Einheitenumrechnung!

2: https://www.youtube.com/watch?v=iPZ7U7Finak

und weitere Folgen oder ähnliches Zeug ...

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Einheitenumrechnung? Die Einheiten bei 1) sind doch schon fertig...

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Das gehört jetzt hier zwar überhaupt nicht hin, aber das Video erinnert mich an einen Sketch von Loriot:

https://www.youtube.com/watch?v=aSyi-zZ7IFo