[wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

[wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Als we een schijf hebben met straal R en een lading in een punt P op een afstand x van het midden van de schijf, dan is het elektrisch veld in P gelijk aan
\(E = 2k_e \pi \sigma \left( 1 - \frac{x}{\sqrt{x^2+R^2}}\right)\)
met
\(k_e = \frac{1}{4 \pi \varepisolon_0}\)
e,
\(\sigma = \frac{dq}{dA}\)
Nu heb ik twee vragen:

a) Als x << R dan is het elektrisch veld?

b) Als x >> R dan is het elektrisch veld?

a)
\( \lim_{R \to \infty} \frac{x}{\sqrt{x^2+R^2}}= 0\)
, dus
\( E = 2k_e \pi \sigma\)
Dit klopt.

b)
\( \lim_{x \to \infty} \frac{x}{\sqrt{x^2+R^2}}\)
is :( / :( , dus de L'hôpital
\(\lim_{x \to \infty} \frac{1}{\frac{1}{2} \left( \sqrt{x^2 + R^2} \right)^{-1} \cdot 2x}= \lim_{x \to \infty} \frac{\sqrt{x^2 + R^2}}{x}\)
Weeral :? / :P en dus weer de L'hôpital
\( \lim_{x \to \infty} \frac{\not 2x}{\not 2\sqrt{x^2+R^2}}\)
En nu zijn zijn we weer terug bij de oorspronkelijke limiet! Zo blijf cirkeltjes maken. Doe ik iets verkeerd, of moet ik het anders aanpakken?

Het antwoord zou moeten zijn dat
\(E = k_e \frac{Q}{r^2}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

zuiver wiskundig dan
\( \lim_{x \to \infty} \frac{x}{\sqrt{x^2+R^2}} = \lim_{x \to \infty} \frac{x}{x \sqrt{1+R^2/x^2}}=1\)
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Maar dan klopt de uitkomst niet meer.

Als ik dit intuïtief oplos zou ik zeggen dat als x :( :( de schijf een puntlading wordt en het elektrisch veld inderdaad E = kQ/r² wordt.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Inderdaad, het antwoord op vraag b) moet m.i. zijn, dat E=0 voor x naar oneindig (of R naar 0).

Ik heb ook een keer het E-veld moeten uitrekenen voor zo'n schijf.
\(E(x)=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}\left[1-\frac{1}{\sqrt{\frac{R^2}{x^2}+1}}\right]\)
voor x<<R nadert de wortel oneindig, dus het geheel \(\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\)

voor x>>R wordt R^2/x^2 gelijk aan nul, de wortel gelijk aan 1, dus het geheel gelijk aan nul.

Vreemd inderdaad om te interpreteren.

Overigens, je zegt dat het antwoord
\(E=k_e\frac{Q}{r^2}=\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}\)
moet zijn. Dit wordt, met
\(\sigma=\frac{Q}{A}\rightarrow Q=\sigma\pi r^2\)
,
\(E=\frac{\sigma}{4\pi\varepsilon_0}\)
: de helft van het eerste antwoord.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

\(E = 2k_e \pi \sigma = 2 k_e \pi \frac{dq}{dA} = 2k_e \frac{Q}{r^2}\)
Waar komt die 2 dan vandaan?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

ik heb het ook een keer uitgerekend, en ik kwam op
\(E(x)=\frac{\sigma}{2 \varepsilon_0}\left[1-\frac{1}{\sqrt{\frac{R^2}{x^2}+1}}\right]\)
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Excuses, ik was de 2 vergeten te typen in de breuk...
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 2.003

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

dat dacht ik al :(

Maar is het eigenlijk niet logisch dat er 0 uitkomt? Van zo'n afstand wordt de schijf een puntlading, en is E=kQ/r^2

maar r is x in dit geval:) dus E=0
I was born not knowing and have only a little time to change that here and there.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Inderdaad, dat had ik nog niet gezien. Bedankt allen.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Het antwoord zou moeten zijn dat
\(E = k_e \frac{Q}{r^2}\)
Hoe kwam je dan hierbij?
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Dat staat in de cursus :( .

"indien x>>R (toon aan): E = kQ/r²"

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Hmm, dan ben ik nog steeds benieuwd :(

Laat je het hier weten als je achter hun redenering bent?
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Ik was eigenlijk aan het herhalen, dus het is al enkele weken/maanden geleden dat ik deze lessen heb gehad. Ik zal het eens rondvragen :( .

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

In eerste orde in
\(\frac{R^2}{x^2}\)
geldt:
\(\frac{Q}{2\eps_0 A}\left( 1-\frac{1}{1\frac{R^2}{2x^2}}\right)=\frac{Q R^2}{4\eps_0 A x^2}=\frac{Q}{4\pi\eps_0 x^2}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] elektrisch veld van een uniform geladen schijf

Ah, dat is het antwoord! :D

Btw, een epsilon-nul kun je in latex zo schrijven:
\(\varepsilon_0\)
of
\(\epsilon_0\)
(eerste is beter m.i.)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Reageer