Sähköfysiikkaan apua?

Seuraavanlainen tehtävä aiheuttaa harmaita hiuksia:

Kolme saman suuruista positiivista varausta q on sijoitettu d-sivuisen neliön kulmiin seuraavasti:

@-----*
| |
| |
@-----@

@-merkki kuvaa tässä tapauksessa varausta.
(Toivottavasti näkyy niin kuin on tarkoitus...)

Määritä sähkökenttä neliön keskellä.

Vastaukseksi on annettu q / 2*Pi*e*d^2

e = tyhjiön permittiivisyys

Mitä minä nyt tässä teen väärin, kun saan vastaukseksi q / (4/sqrt2)*Pi*e*d^2 ?

Eikö kuitenkin niin, että vastakkaisissa kulmissa olevien varausten sähkökentät kumoavat toisensa ja vas.alhaalla oleva varaus aiheuttaa keskelle sähkökentän kaavalla:

E = k * (q/r^2) * ^r ?

k = 1 / (4*Pi*e)
^r = yksikkövektori = (i j) / r

Jos joku voisi avittaa, niin ei tarvitsisi lähteä ulkoa opettelemaan, vaan voisi oikeasti oppiakin jotain...
51280
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 5

Vanhimmat

Oikea periaate sulla on. Kahden vastakkaisen varauksen aiheuttamat sähkökentät kumoavat toisensa.

Joten sulla ei tarvitse muutakuin soveltaa Gaussin lakia yhdelle varaukselle.

Ehkä ongelmasi johtuu siitä että käytät i,j,k-koordinaatistoa.

Pallokoordinaatistossa Gaussin laki pistevaraukselle on helpompi...

Kun integroit pallokoordinaatistossa pistevarauksen aiheuttaman sähkökentän vuon läpi suljetun pinnan saat integrandiksi

Er²sin(ø)dødφ

r=säde
φ=atsimuuttikulma
ø=polaarikulma
(E on radiaalinen ja pintaa kuvaava vektori on radiaalinen)

Ja tunnetusti Λ·E=ρ/ε

(Λ=Nabla ... ei löytynyt merkkiä)

Elikkäs kun on kyse pallosymmetriasta, helpoin tapa lähestyä ongelmaa on käyttää pallokoordinaatteja. Tällöin vältytään hankalilta integroinneilta.

Ja jos pallokoordinaatisto ei ole tuttu, suosittelen opettelemaan sen. Helpottaa huomattavasti.

Äänestä

Elikkäs taisin hoksata ongelmasi

sanoit:

E = k * (q/r^2) * ^r ?

k = 1 / (4*Pi*e)
^r = yksikkövektori = (i j) / r

Muuten oikein mutta Gaussin laki sanoo että sähkökentän vuo läpi SULJETUN pinnan on sama kuin varaus jonka pinta sulkee sisäänsä.

Pinta ei voi olla suljettu 2-ulotteisesti (i,j). Kaksiulotteisella pinnalla on reunat.

Gaussin lakia pitää ajatella kolmiulotteisesti. Edellisessä viestissä esittämäni integrointi tuottaa tulokseksi pallon pinnan (4πr²).

Sähkömagnetismin yksi neljästä peruslaista Gaussin laki:Sähkökentän vuo läpi suljetun pinnan on sama kuin varaus jonka pinta sulkee sisäänsä.

Gaussin lain ymmärtäminen on ratkaisu ongelmaasi (ja jos opiskelet niin se on ratkaisu moneen tulevaan ongelmaasi).

Äänestä
  • E = k * (q/r^2) * ^r ?

    k = 1 / (4*Pi*e)
    ^r = yksikkövektori = (i j) / r

    Noinhan se menee. r²=(d/2)² (d/2)² => r²=d²/2

    ja yksikkövektorin pituus on 1.

    Pahoittelen jos sekoitin, mutta jos pidemmälle aiot sähköhommeleita lukea, Gaussin ja Stokesin lauseet ovat elinehto.

    ps. Pahoittelen jos aiheutin sekaannusta.

    Äänestä

Käyttämäsi kaavat ovat oikeita.

Lähestyin toista kautta ongelmaa ja sekosin sanoissani... (Ajattelen sähkömagnetismia Maxwellin yhtälöiden kautta).

No toivottavasti en sekoittanut kovin paljoa.

Äänestä
  • Kiitti opastuksesta. Vähän meni yli hilseen, mutta sain nyt vastauksen ainakin oikein.

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


Tomi kirjoitti:

Seuraavanlainen tehtävä aiheuttaa harmaita hiuksia:

Kolme saman suuruista positiivista varausta q on sijoitettu d-sivuisen neliön kulmiin seuraavasti:

@-----*
| |
| |
@-----@

@-merkki kuvaa tässä tapauksessa varausta.
(Toivottavasti näkyy niin kuin on tarkoitus...)

Määritä sähkökenttä neliön keskellä.

Vastaukseksi on annettu q / 2*Pi*e*d^2

e = tyhjiön permittiivisyys

Mitä minä nyt tässä teen väärin, kun saan vastaukseksi q / (4/sqrt2)*Pi*e*d^2 ?

Eikö kuitenkin niin, että vastakkaisissa kulmissa olevien varausten sähkökentät kumoavat toisensa ja vas.alhaalla oleva varaus aiheuttaa keskelle sähkökentän kaavalla:

E = k * (q/r^2) * ^r ?

k = 1 / (4*Pi*e)
^r = yksikkövektori = (i j) / r

Jos joku voisi avittaa, niin ei tarvitsisi lähteä ulkoa opettelemaan, vaan voisi oikeasti oppiakin jotain...

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu