Positives Teilchen in einem Plattenkondensator in Richtung positiver Platte?
Ich habe eine Aufgabe bekommen und bin mir nicht sicher wie diese zu lösen ist.
Sie lautet: Es liegt zwischen den Platten eines Plattenkondensators eine Spannung von 100 V. Der Abstand der Platten beträgt 35 cm. Ein positives Teilchen mit der Ladung 5x10^-7 C und der Masse 0,1 mg wird durch eine Energieeinwirkung von der Mitte zwischen den Platten zur positiven Platte transportiert. Anfänglich befindet sich das Teilchen in Ruhe. Untersuchen Sie, wie es gelingen kann, dass das Teilchen die positive Platte erreicht. Erläutern Sie, welche Auswirkungen es hat, wenn Anfangsbedingungen geändert werden.
Nun bin ich mir erstes nicht sicher was für eine Energieeinwirkung ein positives Teilchen in Richtung positiven platte bringt und auch welche Auswirkungen es hat falls die Anfangbedingungen geändert werden
1 Antwort
Das Wort "Energieeinwirkung" trägt zur Lösungsfindung wenig bei. Wenn man dem Teilchen z.B. Energie zuführt, indem man es erwärmt, wird es sich deswegen nicht zur positiven Platte hin bewegen.
Ich würde lieber von "Krafteinwirkung" reden, denn ohne Kraft setzt kein Körper sich in Bewegung. Siehe: Erstes Newtonsches Gesetz.
Nun erzeugt schon die Ladung des Teilchens im Feld des Kondensators eine Kraft, nämlich Ladung mal Feldstärke, aber die wirkt nicht zur positiven Platte hin, sondern von ihr weg, denn gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Gegen diese Kraft muß man arbeiten, wenn man das Teilchen zur positiven Platte hin transportieren will.
Denkbare Lösungen wären diese: Jemand schiebt das Teilchen mit dem Finger, oder legt ihm eine Hundeleine an und zieht es damit in Richtung positive Platte. Ober man pustet es mit einem Gebläse dorthin.
Wie auch immer man es anstellt - die benötigte Kraft muß größer sein als die abstoßende Kraft zwischen positivem Teilchen und positiver Platte, und bei dem Transport leistet man die Arbeit W = Kraft mal Weg.
Wenn Anfangsbedingungen geändert werden, kann sich diese Arbeit ändern: Ändert man die Ladung oder die Spannung des Kondensators, dann ändert man damit auch die Kraft, gegen die man das Teilchen anschieben muß.