el. Stromstärke
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- Dieses Thema hat 24 Antworten und 10 Teilnehmer, und wurde zuletzt aktualisiert vor 17 Jahren, 11 Monaten von power.
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AutorBeiträge
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24. April 2006 um 14:04 Uhr #478304AnjaspatzTeilnehmer
Hey.
Blick folgende Aufgabe nicht so ganz. Hoffe, jemand kann mir helfen:Im bohrschen Modell des H-Atoms umkreist das Elektron das Proton. Die Bewegung dieses Elektrons stellt einen mikroskopisch kleinen Stom dar. Wie gross ist seine Stromstärke?
Danke für eure Hilfe.
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24. April 2006 um 21:04 Uhr #614488toorTeilnehmer
Anjaspatz said:
Im bohrschen Modell des H-Atoms umkreist das Elektron das Proton.Das sollte klar sein, oder? Wenn nicht –> Wikipedia/Google/…
Anjaspatz said:
Die Bewegung dieses Elektrons stellt einen mikroskopisch kleinen Stom dar.Die Bewegung ist kein Strom. Stroeme sind auch nicht mikroskopisch klein. Dadurch dass sich das Elektron um das Proton bewegt wird ein Strom induziert den man vlt. messen kann wenn das Messgeraet genau genug ist. 🙂
Anjaspatz said:
Wie gross ist seine Stromstärke?Du kennst die Masse und Ladung sowohl des Protons als auch des Elektrons. Die Geschwindigkeit und die Zeit fuer eine Umkreisung kennst du nicht. Viel anstellen kannste damit nicht.
Schonmal was von Heisenberg’scher Unschaerferelation gehoert? Damit kannst du dich evtl. elegant aus der “Affaere” ziehen… -
24. April 2006 um 22:04 Uhr #614512powerTeilnehmer
Also Phillip/Anjaspatz:Beim Elektron/Proton handelt es sich um Elementarteile, kleiner als Atome. Induziert wird da überhaupt nichts, vergiss das schnell. Wo soll denn was induziert werden? Etwa auf dem Proton? Alles quatsch.Die Aufgabe ist relativ clever gestellt muss ich zugeben. Strom ist definiert als bewegte Ladung pro Zeiteinheit I=Q/t. Andererseites findet hier kein Potentialausgleich (Anzahl der LAdungsträger Ausgleich) statt.Das Elektron ist außerdem auf einer festen Bahn gebunden, kann diese nur durch Energiezufuhr ins Leitungsband verlassen. Im Leitungsband kann das Elektron dann zum Strom im Halbleiter beitragen.Mal anders:Wenn im Atom ein Strom fließt, dann muss der ja irgendwo hin? Da in Metallen nicht einfach so Strom fließt, ergibt sich das Ergebnis wohl.Also I=0 !
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25. April 2006 um 14:04 Uhr #614590BenschTeilnehmer
also so einfach würde ich das jetzt nicht abtun, das bohr’sche atommodell ist mit seinen festen radien ja eh nur ein modell, und sich mit HU da rauswinden ist auch falsch, weil das bohr’sche die HU nicht kennt!
also, die Bahnradien für das Bohrsche atommodell gilt es erstmal zu bestimmen, dann noch die geschwindigkeit der elektronen auf den jeweiligen bahnen (ich fürchte es wird unübersichtlich, weil text nicht gut für formelnotation geeignet ist, zumal die griechischen buchstaben fehlen. aber ich versuch es trotzdem.also erstmal die bahnradien für wasserstoff nach bohr:
F(zentripetal)=F(coulomb)
mv^2/r = 1/4(pi)(epsylon(0)) * q^2/r^2
q ist ja bei uns e, also eine elementarladung!nach umformung erhalten wir:
e^2/4(pi)(epsylon(0)) = vrmv (warum ich hier nicht v^2rm schreibe sehr ihr gleich)
so, das behalten wir mal im hinterkopf, jetzt noch die nebenbedingung:
damit die elektronen, die auf den bahnen ja als welle mit sich selbst interferieren können, sich nicht auslöschen, muss der bahnumfang ein vielfaches der wellenlänge des elektrons sein:2(pi)r = n(lambda) ;n ist Element aus IN. (lambda)=h/p=h/mv
also
2(pi)r = nh/mv
umgeformt:
rmv=nh/2(pi)und durch dieses rmv können wir jetzt die nebenbedingunmg in die hauptrechnung substituieren. dann r isolieren und alle konstanten in einen vorfaktor-bruch zusammenschieben.
heraus kommt:r = (epsylon(0))h^2 / (pi)me^2 *n^2
für ein unangeregtes H-Atom wäre n=1, daraus folgt
r= 5,2917*10^(-11)m
=================
(wenn du es allgemein für alle n wissen willst musst du ab hier mit der variablen n weiterrechnen. aber ich denke n=1 reicht aus für so eine spielerei.)An v kommen wir gut über F(zentripetal)=F(coulomb)
F(coulomb) = 4,36*10^(-18)N
also ist v=sqrt(F(coulomb)r/c)
macht v=15,914m/sv=s/t; s=2(pi)r=3,325*10^(-10)m
t=s/v = 2,089*10^(-11)s,
kehrwert: 1/t = 4,786*10^10 1/s
das elektron macht also pro sekunde so viele runden auf seiner bahn.Strom ist ladung pro zeit, ladung in einer sekunde sind e*(1/t), zeit ist t=1s
macht I=7,7*10^(-9) A
genauer: 7,668693221*10^(-9) Aso, ich hoffe ich konnte helfen, und vor allem hoffe ich, dass es stimmt 😀
Grüße,
Bensch€dith sagt:
Philipp said:
Edit: Protonen und Elektronen bilden zusammen Atome. IMO sind das aber keine Elementarteile, da Quarks und Konsorten noch ne Ecke kleiner sind…die klassifizierung “elementarteile oder nicht” ist hier egal, weil bohr wie gesagt ohne HU auskommt. Übrigens ist das mit “elementarteilchen oder nicht” sowieso so eine sache. quarks kommen nie einzeln vor, weshalb die eh keine sinnvolle klassifizierung zulassen. die obergrenze für elementarteilchen ist auch schwer zu bestimmen, immerhin hat man schon interferenz am doppelspalt mit C60-molekülen (“buckyballs”) beobachten können!
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25. April 2006 um 14:04 Uhr #614588toorTeilnehmer
@power: Stimmt, da hast du natuerlich vollkommen recht. :d: Das ist natuerlich totaler Quark den ich da geschrieben habe…:x:doof: Es kommt ja nichtmal ein Potentialunterschied zu Stande. Man muss nichtmal den guten Heisenberg bemuehen…Edit: Protonen und Elektronen bilden zusammen Atome. IMO sind das aber keine Elementarteile, da Quarks und Konsorten noch ne Ecke kleiner sind…
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25. April 2006 um 19:04 Uhr #614678AnjaspatzTeilnehmer
danke schon mal für eure beiträge. Bin total froh, dass ihr versucht mir zu helfen!
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25. April 2006 um 20:04 Uhr #614692toorTeilnehmer
Bensch said:
die klassifizierung “elementarteile oder nicht” ist hier egal, weil bohr wie gesagt ohne HU auskommt. Übrigens ist das mit “elementarteilchen oder nicht” sowieso so eine sache. quarks kommen nie einzeln vor, weshalb die eh keine sinnvolle klassifizierung zulassen. die obergrenze für elementarteilchen ist auch schwer zu bestimmen, immerhin hat man schon interferenz am doppelspalt mit C60-molekülen (“buckyballs”) beobachten können!Ja, stimmt schon irgendwie… 🙂 So arg hab ich mich mit der Materie allerdings (noch) nicht befasst. Ich muss morgen mal in die Bibliothek und lesen 😀
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25. April 2006 um 21:04 Uhr #614709BenschTeilnehmer
nuja solang du nicht wie ich am freitag deine physik-LK abiturklausur schreibst musst du das ja auch nicht wissen 😀
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26. April 2006 um 16:04 Uhr #614809toorTeilnehmer
Hey, cool. Noch einer der Physik-LK macht 😀 Abi steht bei mir naechstes Jahr an…
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26. April 2006 um 17:04 Uhr #614628EselMetallerTeilnehmer
Mein Beileid 😀
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28. April 2006 um 22:04 Uhr #615138BenschTeilnehmer
ich habs geschafft.es kam dran: schwingungen und wellen (interferenz und sonkram) sowie elektronenbeugung (bragg am polykristallinen graphit)…alles machbar. ich glaub jetzt hab ich mein abi in der tasche. beide LKs geschafft :Dalso ich kann den Physik LK echt jedem empfehlen. man lernt ne menge und…versteht nachher die welt ne ecke besser, finde ich.
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29. April 2006 um 11:04 Uhr #615190borsti67Teilnehmer
herzlichen Glühstrumpf! 😉 :d:
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29. April 2006 um 12:04 Uhr #615211IrenicusTeilnehmer
Da hier so viele Physiker sind hab ich eine hübsche Aufgabe für euch.Rechnet mal das System “Pc mit WaKü” durch und sagt uns hinterher, wie ein idealer WaKü Kreislauf auszusehen hat. Viel Spass. 😀
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29. April 2006 um 12:04 Uhr #615203lukeTeilnehmer
Physik-LK? Hab ich letzte Woche gewählt… zusammen mit Englisch… Mal schaun wie das wird 🙂
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29. April 2006 um 12:04 Uhr #615206PoweruserTeilnehmer
Philipp said:
Hey, cool. Noch einer der Physik-LK macht 😀 Abi steht bei mir naechstes Jahr an…Ich auch…^^
Mfg, Poweruser -
29. April 2006 um 14:04 Uhr #615230BenschTeilnehmer
gib mir nen cray und ich machs, wenn ich den cray danach behalten darf 😀
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29. April 2006 um 15:04 Uhr #615240IrenicusTeilnehmer
Cray? Pah! Dabei weiss doch jeder, dass das einzig wahre Handwerkszeug eines Physikers weißes, unliniertes Papier und ein Bleistift Härte F sind. 😉
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29. April 2006 um 16:04 Uhr #615258AnonymInaktiv
Bensch said:
so, ich hoffe ich konnte helfen, und vor allem hoffe ich, dass es stimmt 😀Das denke ich aber nicht. Dein Ansatz ist ein wenig abstrakt, denn die Coulombkraft ist als Ladung zwischen 2 geladenen Teilchen gedacht und nicht zwischen Elektron und Proton des selben Teilchens. Deine Rechnung ist zwar recht gut durchdacht, aber du kannst ja nicht den Radius eines Teilchens einsetzen, wenn es sich nur um ein Elektron/Proton handelt, welches auf irgendeiner der K,L,M … Schalten befindet, deren Abstand vom Kern nunmal nicht direkt der Radius ist.
Bensch said:
Strom ist ladung pro zeit, ladung in einer sekunde sind e*(1/t), zeit ist t=1s
macht I=7,7*10^(-9) A
genauer: 7,668693221*10^(-9) AMal im Ernst … ein Strom, der so klein ist (Pico-Ampere), ist nicht wirklich als Strom zu bezeichnen. Also schließe ich mich der Nummer 2 in diesem Beitrag an: der Strom ist 0
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30. April 2006 um 11:04 Uhr #579152AnonymInaktiv
Anjaspatz said:
Wenn ihr doch schon alle solche Genies seid, könnt ihr mir nicht vielleicht bei den folgenden Aufgaben auch noch helfen.Also Genie ist hier keiner, nur studieren diverse Leute was in Sachen Elektrotechnik …
Anjaspatz said:
Wenn möglich mit Formeln und Lösungen! Dankeschön!!!Helfen ist das eine, aber Formeln und Lösungen sind mE ein wenig viel verlangt …
BTW: gabs nun ne Lösung deines Lehrers/Übungsleiters zur Aufgabe aus dem 1. Beitrag?Anjaspatz said:
1. Erklären Sie, warum das Wasser einer Dusche in der Luft eine negative Ladung und el. Feldstärken bis zu 800 N/C erzeugen kann.Habe ich mir ehrlich gesagt gar nicht vorstellen können, aber so als erster Gedanke kam mir der folgende Gedanke, den du vllt mal verfolgen kannst:
Wasser wird mit Chlor, Kalk etc angereichert. Wie wir wissen gibt es Elemtente, nach außen Elektronen abgeben wollen. Chlor ist so eins (erkennst du am “Chlorid” – das id ist ein Zeichen dafür). Sauerstoff, Stickstoff sind hingegen Elemente, welche Elektronen aufnehmen. Also gibts von daher Erklärungsmöglichkeiten … vielleicht aber auch nicht :+Anjaspatz said:
2. Wie gross ist der Ausschlag d einer Probekugel der Masse m=0.25g, die an einem Faden der Länge l=1.5m in einem el. Feld der Stärke E= 5.6 x 10^2 N/C hängt, wenn sie die Ladung Q= 6.0 x 10^-8 C trägt?Hier kannst du das Coulombsche Gesetz anfangen:
Desweiteren hast du hier immer kleine Auslenkungen, wodurch der sin und der tan als gleich anzusehen sind 🙂
Die Gewichtskraft kennst du auch, also kannst du mit Hilfe eine Kräftedreiecks da alles hübsch berechnen ….So den Rest darf ein anderer erklären 🙂
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30. April 2006 um 11:04 Uhr #602916AnjaspatzTeilnehmer
Wenn ihr doch schon alle solche Genies seid, könnt ihr mir nicht vielleicht bei den folgenden Aufgaben auch noch helfen. Wenn möglich mit Formeln und Lösungen! Dankeschön!!!
1. Erklären Sie, warum das Wasser einer Dusche in der Luft eine negative Ladung und el. Feldstärken bis zu 800 N/C erzeugen kann.
2. Wie gross ist der Ausschlag d einer Probekugel der Masse m=0.25g, die an einem Faden der Länge l=1.5m in einem el. Feld der Stärke E= 5.6 x 10^2 N/C hängt, wenn sie die Ladung Q= 6.0 x 10^-8 C trägt?
3a) Berechnen SIe die el. Feldstärke E am Rand eines Protons. Das Proton hat eine Ausdehnung von der Grössenordnung 10^-15 m. Innerhalb eines Protons ist die Masse mp und die el. Ladung e0 auf das ganze Volumen verteilt.
3b) Versuchen Sie zu begründen, weshalb (1) in Atomkernen neben der el. Coulombkraft und der vernachlässigbaren Gravitationskraft noch unbedingt eine weitere Kraft wirken muss und (2) Kerne mit kleiner Protonenzahl Z stabil sind, Kerne mit grosser Protonenzahl Z (>92) dagegen instabil sind.
4. Wie gross ist die el. Flächenladungsdichte der Erdoberfläche, wenn das el. Feld an der Erdoberfläche bei schönem Wetter 130 N/C beträgt und wir annehmen, die Erde sei eine Kugel mit gleichmässiger Ladungsverteilung (d.h. Q(erde) / A ist konstant) ?
Wie gross ist etwa die Gesamtladung an der Erdoberfläche?Danke für eure Hilfe!
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30. April 2006 um 12:04 Uhr #602542powerTeilnehmer
@Anjaspatz:es ist schon ein wenig frech hier 4 Aufgaben reinzustellen.Man merkt dann , dass das Grundverständnis fehlt. Setzt dich lieber mal selbst daran und dann frag nach speziellen Sachen die dir unklar sind.Wenn die jemand die Lsg vorkaut, dann bringt das gar nichts!Soll nicht böse gemeint sein, wir helfen gern.edit: Schnapszahl post 666
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1. Mai 2006 um 2:05 Uhr #615426BenschTeilnehmer
mo-ca said:
Das denke ich aber nicht. Dein Ansatz ist ein wenig abstrakt, denn die Coulombkraft ist als Ladung zwischen 2 geladenen Teilchen gedacht und nicht zwischen Elektron und Proton des selben Teilchens. Deine Rechnung ist zwar recht gut durchdacht, aber du kannst ja nicht den Radius eines Teilchens einsetzen, wenn es sich nur um ein Elektron/Proton handelt, welches auf irgendeiner der K,L,M … Schalten befindet, deren Abstand vom Kern nunmal nicht direkt der Radius ist.die coulombkraft (bzw die formel, die ich benutzt habe) ist für 2 punktförmige ladungen im raum gedacht, dabei spielt es keine rolle, in welcher größenskala wir uns bewegen. in dem fall “proton und elektron” ist die formel sogar sehr gut brauchbar, weil das proton, und vor allem auch das elektron sehr nahe an dem idealen “punktförmigen ladungsträger” liegen (relativ zum gesamtausmaß, sprich atomdurchmesser), den die formel ja voraussetzt. das “r” in der formel gibt nicht den radius eines elektrons oder protons, sondern der abstand der beiden teilchen an. und der ist tatsächlich konstant und berechenbar (im bohr’schen modell, nicht in echt, aber die aufgabe ist ja für’s bohr`sche modell gedacht). die verschiedenen energieniveaus, sprich k/l/m-schale sind dabei auch berücksichtigt, weil durch die nebenbedingung mehrere elektronenbahnen zulässig sind, welche die verschiedenen energieniveaus darstellen.
bedenke, es handelt sich hier um ein modell, mit dem wir rechnen! bohr lag letztendlich falsch, ganz klar, trotzdem ist sein modell für manche sachen ziemlich brauchbar, und wenn es nur so dumme spielereien sind wie ein “ein-elektronen-stromkreis” 😀mo-ca said:
Mal im Ernst … ein Strom, der so klein ist (Pico-Ampere), ist nicht wirklich als Strom zu bezeichnen. Also schließe ich mich der Nummer 2 in diesem Beitrag an: der Strom ist 0es sind nano-ampere. ob das jetzt noch strom ist oder nicht liegt im auge des betrachtenden, für mich ist strom ladung pro zeit, und wenn dieser quotient !=0 ist dann interpretiere ich das als strom. wie gesagt, ist geschmackssache:-k
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1. Mai 2006 um 15:05 Uhr #615500AnjaspatzTeilnehmer
Das Problem ist, das ich in Physik überhaupt nichts mehr verstehe und ich daher keine Ahnung habe, wie ich einen Ansatz, geschweige denn, wie ich die Aufgaben zu Ende lösen könnte. Ich werde dieses Fach im Juli abschliessen und bin extrem froh darüber. Bis dahin muss ich allerdings noch so einige Aufträge erledigen.:evil: Das es nichts bringt wenn mir jemand die Aufgabe, bzw. die Lösung vorkaut ist mir klar. Aber da ich komplett aufgeschmissen bin sonst, wäre ich doch froh, wenn ihr das machen würdet! Ihr versteht das ganze ja mehr oder weniger, ich verstehe echt nur bahnhof! 🙁
Ne du, mein Lehrer hat mir die Lösungen noch nicht gegeben. Werde sie frühestens in 1 Woche erhalten, falls überhaupt…: /Bitte helft mir noch bei den anderen Aufgaben und schon ein grosses Dankeschön für die bisherige Hilfe!!
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1. Mai 2006 um 17:05 Uhr #615543toorTeilnehmer
Wie schon von einigen Leuten weiter oben angesprochen: Setz dich lieber selber hin und versuch die Sachen zu loesen. Das bringt mehr.
Mal so ne kleine (unvollstaendige) Anleitung wie man an solche Aufgaben rangehen kann:
1. Aufgabe lesen
2. nochmal lesen
3. Aufgabe durchdenken, versuchen sich klarzumachen was gemeint ist, evtl. Skizzen machen
4. Was habe ich gegeben?
5. Was fehlt mir? So Krimskrams wie Erdanziehung, Protonen-/Elektronenmasse, Dielektrikumszahl, etc. stehen in jeder gescheiten Formelsammlung und im Physikbuch drin
6. Kann ich das fehlende aus den gegebenen Sachen berechnen? (Ist meistens der Fall)
7. Welche Formeln kenne ich sonst? Bringen die was?
8. Wenn du das alles hast ist der Rest Kleinkram. 🙂So, das war die Hilfe von meiner Seite. Ich hoffe es bringt dir was! Auch wenn man manchmal abstrakt denken muss, es kann jeder und es lohnt sich.
Gruss,
Philipp -
1. Mai 2006 um 17:05 Uhr #615547powerTeilnehmer
nach 7.-kenne ich andere Formeln die ich verwenden/kombinieren kann?-welche Bedingungen gelten?
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