Geschwindigkeit von Teilchen

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    • Geschwindigkeit von Teilchen

      Hallo,

      ich hab mich schon längere Zeit nicht mehr gemeldet, weil ich viel zu tun hatte....Kursarbeiten... das Übliche :)

      Mir ist letztens aufgefallen, dass, wenn mein Laptop keinen Akku hat und nur am Stromkabel hängt (sagt man das so?) und ich den Schalter der Steckdose ausschalte, der Laptop sofort ausgeht. Und wenn ich das gleiche beim Drucker mache leuchtet das Lämpchen vom Drucker immer noch eine Zeit lang. Wie geht das denn eigentlich?

      Und kann man theorethisch oder auch praktisch berechnen, wie viele Sekunden/Millisekunden der Laptop braucht, um aus zu sein, nachdem man den Schalter der Steckdose ausgeschaltet oder das Kabel herausgezogen hat? Wie groß wäre, wenn das ginge, die Zeitdifferenz zwischen einem langen und einem kurzen Kabel (z.B. bei 1m und 10m)?


      Liebe Grüße,
      Daniela
    • Also ich weiß nicht ganz ob das stimmt, was ich mir so zusammengebastelt habe...aber mal sehn ^^

      Für die Kraft im homogenen Querfeld (z.B. zwischen Plattenkondensatoren) gilt:
      F=E*e (1) E...elektrische Feldstärke e...Elementarladung
      Für die Beschleunigung gilt:
      F=m*a (2)
      (2) in (1): a=(E*e)/m=E*(e/m)
      Der Term e/m wird als spezifische Ladung bezeichnet und hat einen Wert von 1,759*10^11 C/kg

      Für die kinetische Energie eines Elektrones gilt:
      U*e=0,5*m*v^2

      also ist v=(2U*e/m)^0,5 = (2U*1,759*10^11)^0,5

      dann hast du die geschwindigkeit eines elektrons und die länge des kabels s...
      dann einfach in die formel einsetzen v=s/t

      an deinem beispiel erklärt:

      geg.: U=230 V; s=1m oder 10m; e/m=1,759*10^11 C/kg
      ges.: t
      Lsg.:
      (2U*e/m)^0,5=1/t
      (2*230*1,759*10^11)^0,5=1/t
      t=1,1*10^-7 s

      (2U*e/m)^0,5=10/t
      (2*230*1,759*10^11)^0,5=10/t
      t=1,1*10^-6 s

      so...das problem ist nur, dass diese gesetzmäßigkeiten beim teilchenaustausch am plattenkondensator oder bei der beschleunigung von elektronen in einer elektronenstrahlröhre. oder hohlleitern gelten, wenn das dielektrikum luft ist...
      die teilchen im kabel besitzen aber noch einen Widerstand, der die Teilchen verlangsamt sodass mehr Zeit verstreicht...

      vielleicht hat noch jemand anderes eine idee...denn ganz sicher bin ich mir auch nicht

      The post was edited 1 time, last by Maikose ().

    • Hallo allerseits,

      theoretisch berechnen kann man vieles - ob das aber praktisch so einfach ist, ist wieder 'ne andere Frage ;)

      Maikose, Deine Erklaerung zum Thema ist erst einmal ziemlich gut, hier aber noch ein paar Ergaenzungen dazu:
      Die Geschwindigkeit der Leitungselektronen in einem Metall ist erst einmal bei Raumtemperatur schon sehr hoch (so 10^5m/s) - diese Bewegung ist aber ziemlich chaotisch und ungerichtet, sorgt also noch nicht dafuer, dass ein Strom fliesst. Legt man nun eine Spannung an, sorgt man fuer eine gerichtete Bewegung der Elektronen. Man kann, wenn der Widerstand des Materials bekannt ist, auch berechnen, wie gross diese ist. Tut man dies, so findet man, dass sie den recht... niedlichen Wert von etwa 10^-4 m/s (ja, das Minus da ist korrekt!) hat.

      Das fuehrt aber nun zur berechtigten Frage, 'Warum leuchtet dann sofort die Lampe, wenn ich den Lichtschalter umlege?'. Dies liegt wiederum daran, dass weniger die Elektronen selbst daran Schuld haben, als viel mehr die durch Photonen bedingte Wechselwirkung zwischen den Elektronen. Und Photonen bewegen sich (im Vakuum) mit Lichtgeschwindigkeit.

      Und warum leuchtet das Laempchen am Drucker noch nach?
      Der Drucker hat ein paar Kondensatoren drin, diese koennen Energie speichern. Da die Laempchen sehr wenig Strom brauchen, kann ich sie auch noch mit dem Strom betreiben, den die Kondensatoren liefern, wenn ich das Geraet gerade abgeschaltet habe. Aber eben nur kurz. Und daran, beim Ausschalten noch etwas zu drucken, ist auch eher nicht zu denken ;)

      Beim Laptop ist das genau das gleiche, wenn er irgendwo noch eine LED hat, wird die vielleicht auch noch einen kurzen Moment nachleuchten, der Laptop selbst aber zieht zuviel Strom, als dass er mit der noch in den Kondensatoren verbliebenen Energie betrieben werden koennte.

      Wie lange Deine LED noch leuchtet, kannst Du auch π mal Daumen bestimmen:
      Eine LED hat einen gewissen Widerstand (sollte der Hersteller angeben). Wenn Du diesen kennst, kannst Du berechnen, wann die vom Kondensator gelieferte Spannung 0 ist:

      U = 0 = U0 * exp(-t/(R*C))

      U ist dabei die momentane Spannung (die am Ende = 0 ist), U0 die Ladespannung, R der Widerstand und C die Kapazitaet des Kondensators. Diese Gleichung kannst Du dann nach t umstellen und erhaelst die Zeit, die der Kondensator zum Entladen braucht.
    • Ulrik Günther wrote:

      Wenn Du diesen kennst, kannst Du berechnen, wann die vom Kondensator gelieferte Spannung 0 ist:

      U = 0 = U0 * exp(-t/(R*C))
      Das dürfte ein Weilchen dauern. Die Zeit liegt so bei grob geschätzten unendlich <insert time-measure-unit here>. Die Sache ist einfach: wenn die Spannung einen Wert eps unterschreitet, ist die Lampe aus. Auch dieser Wert eps sollte vom Hersteller angegeben werden und die Zeit berechnet sich dann aus

      eps = U0 * exp(-t/(R*C))

      also

      t = RC ln( U0/eps )

      unter der Voraussetung U0 > eps

      Tobias