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Das elektrische Feld

Frage: Das elektrische Feld
(11 Antworten)


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Hallo, ich benötige Hilfe bei der folgenden Aufgabe:

Um vom warmen Zimmer aus ständig den Ölstand h in einem Öltank messen zu können, senken Sie zwei vertikale Metallplatten von 2,0 m Breite, 2,0 m Höhe und 10 cm Abstand in den Öltank.
Dann legen Sie je Sekunde 100-mal die Spannung 1,5 kV an und entladen sofort über einen Strommesser. a) Zeichnen Sie eine Schaltskizze! Was zeigt der Strommesser an, wenn der Tank ganz mit Öl (Er = 2,5) bzw. halb gefüllt ist? b) Stellen Sie die Stromstärke I (h) als Funktion der Füllhöhe h dar. c) Welche Energie wird während einer Messung von 20 s Dauer bei vollem Tank im Entladestromkreis frei?

Wäre super, wenn ihr mir hier weiterhelfen könntet - bitte auch mit Erklärungen.

Danke!
Frage von tholdka (ehem. Mitglied) | am 09.10.2011 - 14:12


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 14:53
zunächst mal solltest du feststellen, dass du die zwei bereiche beim kondensator (mit öl/ohne öl) als parallelschaltung von kondensatoren (das eine mit e_r=2,5, das andere mit e_r~1) betrachten kannst und da addieren sich die kapazitäten auf.
zweitens ist die kapazität gegeben durch C=e_0*e_r*A/d, damit kannst du die direkt die gesamtkapazität der schaltung angeben.
(beachte: A hängt von der höhe h ab, alles andere ist unabhängig von h)
die ladungsmenge auf den platten ist dann gegeben durch Q0=C*U0 und die stromstärke durch I=delta Q/delta t=Q0/delta t, wobei delta t=10ms.
das letzte kann wie folgt gerechtfertigt werden: delta t ist eine sehr kurze zeitspanne (im vergleich zur "reaktionszeit" des ampermeters), sodass die momentanstromstärke durch die durchschnittsstromsträke genähert werden kann. (ansonsten müsstest du auch sowohl den widerstand des ampermeters und der leitung wissen, als auch die zeit, wann das messgerät die stromstärke anzeigt)
(100%tig ist es aber nicht, vor allem, weil dies die annahme einer instantanen aufladung auf Q0 beinhaltet, die so nicht gegeben ist.)

die energie kannst du über E=CU²/2 berechnen. (musst natürlich mit zahl der entladungen in dem zeitraum multiplizieren)


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Antwort von tholdka (ehem. Mitglied) | 09.10.2011 - 15:36
Danke für die schnelle Antwort,
es wäre super wenn du mir den Teil von Aufgabe a) wo man berechnen soll was der Strommesser anzeigt einmal vorrechnen könntest. Die Kapazität des Kondensators zu berechnen ist kein Probelm!
Bei Aufgabe c) haben wir von unserem Lehrer die Lösung W= 2J bekommen, das verstehe ich nicht. Denn wenn ich rechne komme ich auf 3000KV, das scheint ja dann nicht so ganz zu passen.


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 15:38
"Die Kapazität des Kondensators zu berechnen ist kein Probelm!"

mit 1,5KV/10ms zu multiplizieren ist dann erst recht kein problem.

"Denn wenn ich rechne komme ich auf 3000KV"

rechnung? (kV sowieso nicht ...)


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Antwort von tholdka (ehem. Mitglied) | 09.10.2011 - 15:47
Da 1,5KV 100 mal pro Sekunde entladen werden, und das 20 Sekunden lang habe ich 100x20x1,5KV gerechnet und bin somit bei 3000KV gelandet. Das erschien mir auch ganz in Ordnung so bis ich die Lösung gesehen habe.


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 15:49
du solltest dir erst die aufgabe durchlesen. da steht was von "energie berechnen" ...


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Antwort von tholdka (ehem. Mitglied) | 09.10.2011 - 15:58
Ja, aber wie ich auf 2 Joul komme ist mir ein Rätsel.

E=CU²/2 wenn ich das ausrechne komme ich auf 1,001 V(?)
E=0,89nFx1,5KV²/2 .


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 16:03
vielleicht hast du durch 4 geteilt ...

prinzipiell sieht es nicht schlecht aus.


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Antwort von tholdka (ehem. Mitglied) | 09.10.2011 - 16:11
Aber wieso kommt mein Lehrer auf 2 Joul, und ich auf 1,001?
Ich habe durch 2 geteilt-ganz sicher!


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 16:13
keine ahnung, dann hast du eben an anderer stelle ein faktor 2 vergessen (z.b. bei 10 statt 20).


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Antwort von tholdka (ehem. Mitglied) | 09.10.2011 - 16:19
Gut, aber könntest du mir nochmal erklären wie ich berechnen kann was das Amperemeter anzeigen würde?
Da wurden als Lösungen angegeben
I1 = 0,053 mA(für den leeren Tank), Iv = 0,13 mA (für den vollen Tank) Ih = 0,092 mA (für den halb vollen Tank)


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Antwort von v_love | 09.10.2011 - 16:30
brauchst nur meinen ersten (oder auch zweiten) post zu lesen, da steht alles nötige drin.

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