Grundlagen der Physik Übungen 2013SS

siehe früheren Beitrag von mir.

Das hat Jakob schön nachvollziehbar gepostet…



Btw, kann mir jemand beim Bsp. 13 helfen? Skizze + Beschreibung wären sehr hilfreich, weil ich unfähig bin, das E-Feld in einem beliebigen Punkt an der Oberfläche aufzustellen… :slight_smile:

danke, hatte nur nen dummen rechenfehler

Erstmal danke an euch dass ihr hier eure ideen und Lösungen mitteilt!
Kann mir jemand erklären wie man beim bsp 16 auf das s_y und p/m kommt?

ich hätte auch die Frage bezüglich 14c, ich hab das Integral nämlich mit den richtigen Grenzen gerechnet und komme auch (c*u^2)/4. dadurch wird ja einfach nur der cos zu -1 statt zu null…

hat jemand ne ahnung wie man 11b lösen könnte?

wie kommt man auf das E feld der Raumladung rho zwischen den platten?

ich habs mim satz von gauß probiert, also ∫∫E.dA=∫∫∫rho.dV mit einem quader als gauß oberfläche, ähnlich wie JakobM

ich konnt aber das inprodukt E.dA nicht ausrechnen, weil ich ja die koordinaten vom E-vektor nicht kenn, oder kann man die bestimmen?

gibts da vielleicht einen einfacheren weg? :wink:

nein weil der cosinus von 0 und pi ist ja jeweils 1 bzw -1 (wenn ich das jz nicht komplett verwechsle!) und da man ja den sinus integriert bekommt man -cosinus und wenn man dann noch die grenzen einsetzt bekommt man 2 heraus und dann hat man (2c*u^2)/4 und dann kürzen und man hat das richtige ergebnis :smiley: bitte mich verbessern wenn ich einen fehler gemacht hab!

jo, nach der integration vom sinus steht da (-cos(pi)+cos(o)); cos(pi)=-1 , cos(0)=1 => -(-1)+1=2

scheint ein beliebter fehler zu sein ^^

@cesare. dein E-feld irgendwo zw. den kondensatoren flächen is Q/(4piepsilon0*r^2) (r1 < r <r2) . . des nimmst und setzt es in die formel für die feldenergie aus der angabe ein. das r, ist das einzige was du in die integration über dV (kugelkoordinaten) einbeziehn musst und von r1 bis r2 integrierst.

hey, s_y erhältst du einfach durch zweimalige Integration der Gleichung Fy=-U/d=ma_y=my’’

und q/m drückst du dir dann einfach aus, da du weißt y_max ist d/3.

  1. Ableitung von y, damit du dir t(y_max) ausrechnen kannst, dann setzt du ein und stellst auf q/m um

von den beiden Platten resultiert kein E-Feld zwischen ihnen (siehe a). das ganze E-Feld in b) kommt also durch rho selbst zustande, wobei dieses aus 2 entgegengerichteten komponenten besteht, wobei die ladungen a²xrho und (d+x)rho betragen => gauß’scher satz auf E1 und E2 => Superposition, und ich komme auf
E_{x,i}=\frac{\rho }{2\varepsilon _{0}}\left [ 2x+d\right ]
was bei x=-d/2 (Mitte der Platten und ohne etwaige Achsenverschiebung) 0 ergibt.

e: in angabe verschaut: abstand is ja d und nicht d/2.

Woher kommt bei 16) denn der Ausdruck s_x=2d/3tan(alpha) wenn ich t schon habe?
Wäre nett wenn mir das wer sagen könnte.

kann ich dir leider auch nicht sagen. nur soviel, dass du ihn eigtl. eh nicht benötigst (sind ja nur an s_y interessiert), oder?

s_{y} = \frac{t}{2} * v_{y} + \frac{ v_{0} * sin( \alpha ) * t }{2} = \frac{d}{3}

v_{y} = 0, erweitere mit cos:

\frac{ v_{0} * sin( \alpha ) * cos( \alpha ) }{cos( \alpha )} = \frac{2 * d}{3}

sinus durch cosinus = tangens, und

s_{x} = \frac{2d}{3tan( \alpha )}

t braucht man garnicht.

ich habe noch eine Frage zum Bsp.11a)

warum wird beim ersten Integral dA zu 2a^2 und beim zweiten nur zu 1a^2? wenn man den Fluss über beide Kondensatorflächen integriert, muss man doch auch die Ladungen von beiden Kondensatorflächen einsetzen, oder?

Hi;
man betrachtet erst nur die Ladung einer Fläche, aber den Fluss durch die beiden Grundflächen des gauß`schen Quaders.

hola,

ich eröffne hier mal die runde für die nächste übung

und hier gleich mal meine gedanken zum ersten beispiel

a)
bei leiter A sind die beiden leiter seriell geschalten, somit auch die widerstände, was einen gesamtwiderstand R=R1+R2 ergibt

also R1=L/Arho(eisen)
und R2=L/A
rho(kupfer)
R=9.195Ω

bei leiter B sind die widerstände parallel geschalten dh. R=R1.R2/(R1+R2)

R=4.514Ω

b) so wie ich das verstanden hab dürft die Leistungsaufnahme einfach die vom leiter verbrauchte leistung sein
also P=I^2.R

die logischerweise bei A größer ist als bei B

bei eventuellem blödsinn bitte gern korrigieren :wink:

Schließe mich deinem Lösungsweg an.

Zu Bsp. 18:

Der Würfel kann aus Symmetriegründen als Serienschaltung aus 23 und 16 parallel geschalteten Widerständen gesehen werden.

a, Rges ergibt sich also aus R/3+R/6+R/3=5R/6 (aus Übersichtsgründen und zur leichteren Vorstellung nicht als 2R/3 zusammengefasst)

b, Die Berechnung für Kondensatoren ist analog, wobei zu beachten ist, dass sich die Additionsregeln wie der Kehrwerte der für Widerstände verhalten.
Also ergibt sich 1/Cges=5/6C → Cges=6C/5
IMG_20130412_161846.jpg
UE04 20130418 Angabe.pdf (173 KB)

hab bei 18 dasselbe rausgekriegt :slight_smile:

bin aber leider nicht auf eine vernünftige lösung gestoßen warum man die verzweigungspunkte kurzschließen kann,
weiß das vielleicht jemand?

oder is es vl einfach (wirklich sehr simplerweise) deswegen weil eh kein strom fließt?
(aber müsst sich da dann nicht trotzdem das potential verändern?)

edit: bei den kondensatoren meinte ich
wieso kann man da die punkte verbinden?

Du hast schon Recht, da alle Widerstände gleich groß sind, fällt nach jedem der 3 Wege auf die der Strom anfangs aufgeteilt wird (und später natürlich auch) die jeweils gleiche Spannung ab. Man kann sie also Verbinden ohne die Schaltung zu verändern oder einen Kurzschluss zu riskieren, da kein Potentialunterschied zwischen den Pfaden besteht und somit kein Strom fließt.

Eventuell Hilfreich: (Aus http://de.wikipedia.org/wiki/Netzwerkanalyse_(Elektrotechnik) )

Ein Problem der Netzwerkanalyse ist der sogenannte Widerstandswürfel, der von zwölf gleichen würfelförmig miteinander verlöteten ohmschen Widerständen gebildet wird. Für diese Konstruktion ist der Gesamtwiderstand über die Raumdiagonale A’C zu ermitteln.

Das Problem kann durch Symmetrieüberlegungen vereinfacht werden. Der Widerstandswürfel wird mit zwölf gleichen Widerständen aufgebaut und ist deshalb auch elektrisch symmetrisch. Durch die drei an einer Ecke miteinander verbundenen Widerstände fließen wegen der Symmetrie beim Anlegen einer Spannung auch gleich große Ströme. Die der betrachteten Ecke abgewandten Enden dieser drei Widerstände liegen deshalb untereinander ebenfalls auf demselben Potential. Verbindet man Punkte gleichen Potentials, Äquipotentialpunkte, miteinander leitend, fließt über diese Verbindungen kein Strom in Ermangelung einer Spannung zwischen diesen. Daraus folgt, dass diese zusätzlichen Verbindungen die Schaltung nicht verändern. Ferner ist ersichtlich, dass durch die Widerstände der gleiche Strom fließen muss, da an ihnen dieselbe Spannung abfällt. So lassen sich am Widerstandswürfel bei der Ermittlung des Gesamtwiderstands über den Ecken der Raumdiagonalen (in der Grafik die Ecken A’ und C) zwei mal drei potentialgleiche Punkte (in der Grafik die Punkte A, B’, D’ und B, C’, D) finden, die ohne eine elektrische Veränderung zu verursachen, jeweils miteinander verbunden werden können. Nach dem Herstellen dieser Verbindungen ergibt sich die übersichtliche Reihenschaltung einer Parallelschaltung von drei Widerständen mit einer Parallelschaltung von sechs Widerständen und einer Parallelschaltung von drei Widerständen.

das ganze bsp 19 steht gelöst im elektronik skriptum auf seite 34, A.8.4

braucht man nicht wirklich viel denken :wink: