Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

milousolange

Hallo allemaal,

Voor mijn opleiding heb ik een tentamen gemaakt en mijn cijfer was helaas onvoldoende. Het is onderhand een jaar geleden waardoor ik nu ook niet helemaal meer in de stof zit.

Van mijn docent mocht ik één vraag opnieuw doen. Ik heb hiervoor mijn natuurkunde boek (Physics), internet, collega studenten en docenten als informatie bron gebruikt. Het antwoord werd helemaal afgekeurd.

Vervolgens heb ik in het boek van Giancoli gekeken (want het schijnt een vraag uit dit boek te zijn) en daar heb ik mijn antwoord ook niet vandaan kunnen halen.

Ik weet dat het de bedoeling is dat ik mijn antwoord erbij post, maar ik weet hiervan al dat hij helemaal niet klopt (alsud de docent). Vandaar dat ik deze achterwege heb gelaten.

Ik hoop heel erg dat iemand mij kan helpen met onderstaande vraag:

Opgave 2 (20 punten)

Een lange dunne draad heeft een positieve lading die gegeven wordt als 6μCm^-1. Rond deze draad bevindt zich een holle metalen cilinder met een binnenstraal van 0,10m. De dikte van de metalen cilinderrand is 0,02m.

a. Bereken het elektrisch veld in een punt buiten de cilinder op 0,20 m vanaf de draad

b. Schets het verloop van de elektrische veldsterkte vanaf de draad tot ver buiten de cilinder.

Alvast bedankt voor alle hulp!

ZVdP

Ben je bekend met de wet van Faraday?

\(\oint\oint \bold{E}\bold{dA}=\frac{Q}{\epsilon}\)

Met de correcte keuze van het controlevolume kan je hiermee het elektrisch veld berekenen.

Xenion

Ben je bekend met de wet van Faraday?

Volgens mij bedoel je de wet van Gauss ](*,)

Jan van de Velde

om het elektrisch veld in een punt buiten die cilinder te berekenen zit die cilinder er letterlijk en figuurlijk voor niks tussen.

http://library.thinkquest.org/16600/advanc...ricfields.shtml

zie afleiding bij "long charged wire" die eindigt in een betrekkelijk eenvoudige formule.

of ook hier: http://nl.wikipedia.org/wiki/Elektrostatic...een_ladingslijn

ZVdP

Het is inderdaad de wet van Gauss, ik heb de naam blijkbaar verkeerd afgelezen uit de tabel.

Wat je nog wel op voorhand moet beredeneren is het volgende:

Hoe is het elektrisch veld gericht rond een geladen draad?

Is dit consistent met de aanwezigheid van de holle, geleidende cilinder?

Als je dit weet kan je een gepast volume zoeken.

zie afleiding bij "long charged wire" die eindigt in een betrekkelijk eenvoudige formule

Dat is in mijn ogen een onnodig ingewikkelde afleiding. Tenzij de formule Gauss niet gekend is, is het af te raden om integralen uit te rekenen als er toch symmetrie in het spel is.

Overdruk

Jan van de Velde schreef:om het elektrisch veld in een punt buiten die cilinder te berekenen zit die cilinder er letterlijk en figuurlijk voor niks tussen.

http://library.thinkquest.org/16600/advanc...ricfields.shtml

zie afleiding bij "long charged wire" die eindigt in een betrekkelijk eenvoudige formule.

of ook hier: http://nl.wikipedia.org/wiki/Elektrostatic...een_ladingslijn

Als inderdaad die cilinder er niets mee te maken heeft, dan is het maar logisch die formule te gebruiken, de dimensies van de draad worden dan wel verwaarloosd...

En naar analogie met mijn eigen cursus fysica, denk ik, dat die formule zelfs wel ergens in zijn cursus zal staan.

Xenion

En naar analogie met mijn eigen cursus fysica, denk ik, dat die formule zelfs wel ergens in zijn cursus zal staan.

Dit is inderdaad een standaard voorbeeld dat in bijna alle boeken uitgerekend wordt.

Wel zonde dat je al meteen verklapt hebt dat de cilinder er niks mee te maken heeft, Jan.

Overdruk

Ik zie ook niet meteen in waarom dat metalen omhulsel er totaal geen invloed op heeft...

Kunnen jullie dat uitleggen?

milousolange

De wet van Gauss had ik.

Net zoals dat ik wist dat de cilinder er geen invloed op heeft.

Toch kom ik niet op het juist antwoord ](*,)

ZVdP

Laat je uitwerking met de wet van Gauss eens zien.

Dan kunnen we zien waar er eventueel een fout in zit.

kotje

milousolange schreef:Hallo allemaal,

Voor mijn opleiding heb ik een tentamen gemaakt en mijn cijfer was helaas onvoldoende. Het is onderhand een jaar geleden waardoor ik nu ook niet helemaal meer in de stof zit.

Van mijn docent mocht ik één vraag opnieuw doen. Ik heb hiervoor mijn natuurkunde boek (Physics), internet, collega studenten en docenten als informatie bron gebruikt. Het antwoord werd helemaal afgekeurd.

Vervolgens heb ik in het boek van Giancoli gekeken (want het schijnt een vraag uit dit boek te zijn) en daar heb ik mijn antwoord ook niet vandaan kunnen halen.

Ik weet dat het de bedoeling is dat ik mijn antwoord erbij post, maar ik weet hiervan al dat hij helemaal niet klopt (alsud de docent). Vandaar dat ik deze achterwege heb gelaten.

Ik hoop heel erg dat iemand mij kan helpen met onderstaande vraag:

Opgave 2 (20 punten)

Een lange dunne draad heeft een positieve lading die gegeven wordt als 6μCm^-1. Rond deze draad bevindt zich een holle metalen cilinder met een binnenstraal van 0,10m. De dikte van de metalen cilinderrand is 0,02m.

a. Bereken het elektrisch veld in een punt buiten de cilinder op 0,20 m vanaf de draad

b. Schets het verloop van de elektrische veldsterkte vanaf de draad tot ver buiten de cilinder.

Alvast bedankt voor alle hulp!

Uit symmetrieoverwegingingen electrisch veld loodrecht draad en zin naar buiten.

In de metalen cilinderrand ontstaat veld tegengesteld electrisch veld daar , dus binnen in de rand geen veld.

Om veld met wet gauss te berekenen neemt men een cilinder met as draad hoogte l en straal r.(Gaussich oppervlak).

Pas toe wet Gauss:

\(\oint\bold{E}\bold{dS}=\frac{Q_{in}}{\epsilon_0}=\frac{6\mu Cm^{-1}}{\epsilon_0}\)

. Daar E constant is buiten integraalteken brengen en oppervlakte integraal is zijdelijkse oppervlakte cilinder.

We krijgen E is evenredig 1/r.

Jan van de Velde

milousolange schreef:Net zoals dat ik wist dat de cilinder er geen invloed op heeft.

Toch kom ik niet op het juist antwoord ](*,)

deze formule:

: milou.png (1.46 KiB) 340 keer bekeken

invullen mag toch geen probleem zijn?

Xenion

In de metalen cilinderrand ontstaat veld tegengesteld electrisch veld daar , dus binnen in de rand geen veld.

Waarom? Een gewone metalen cilinder geeft toch geen aanleiding tot een elektrisch veld? De enige bron in dit vraagstuk is de lading die op de draad zit. Die lading is verantwoordelijk voor een elektrisch veld, maar ik zie geen reden waarom er een verschil zou zijn binnen of buiten die metalen cilinder, laat staan een discontinuïteit aan de rand.

ZVdP

Waarom? Een gewone metalen cilinder geeft toch geen aanleiding tot een elektrisch veld? De enige bron in dit vraagstuk is de lading die op de draad zit. Die lading is verantwoordelijk voor een elektrisch veld, maar ik zie geen reden waarom er een verschil zou zijn binnen of buiten die metalen cilinder, laat staan een discontinuïteit aan de rand.

In het metaal van de cilinder kan er natuurlijk geen elektrisch veld zijn. Het elektrisch veld zal dus discontinu zijn op de randen (deze discontinuïteit is het gevolg van de geïnduceerde oppervlaktelading op de cilinder).

Dit zou je explixiet kunnen uitrekenen met de randvoorwaarden voor scheidingsoppervlakken, maar kan je ook gewoon beredeneren.

milousolange

In de afbeelding staat mijn antwoord en in het rood de reactie van de docent. Als ik het goed begrijp is de grootste fout die ik maak dat ik hem benader als puntlading. Hier dacht ik aan omdat het een eindeloze lange draad is.

Als ik mijn docent begrijp moet ik hem benaderen als een cilinder?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)

Re: Dunne draad met lading (elektromagnetisme)