13 Elektrostatik I (pdf) - FOS BOS Weiden

Übungsaufgaben Physik FOS/BOS 12 Technik
Elektrostatik
1) Ein Strom der Stärke = 0,40 fließt 0,20 lang konstant und wird dann in weiteren 0,60 durch
einen Schiebewiderstand linear heruntergeregelt.
a) Zeichnen Sie ein ()-Diagramm.
b) Berechnen Sie die während der gesamten Zeit durch den Leiter geflossene Ladungsmenge .
(0,20 )
c) Wie viele Elektronen waren das? (1,25 ∙ 10 )
2) Im homogenen Feld zwischen den Platten eines Kondensators herrscht an jedem Punkt die elektrische
Feldstärke = 7,5 ∙ 10 . Ein -Teilchen wird mit = 0,0 in dieses Feld gebracht und dem Einfluss
des Feldes überlassen.
a) Berechnen Sie die Kraft , die auf das -Teilchen wirkt. (2,4 ∙ 10 !" #)
b) Berechnen Sie die Beschleunigung $, die das Feld dem -Teilchen erteilt. %3,6 ∙ 10 '(
c) Berechnen Sie die Geschwindigkeit , die das -Teilchen beim Auftreffen auf der 2,5 )* entfernten
negativen Kondensatorplatte hat. %1,3 ∙ 10 " (
3) Die Feldlinien eines Plattenkondensators, dessen Platten horizontal angeordnet sind, verlaufen von
oben nach unten. Die elektrische Feldstärke + beträgt für jeden Punkt des Feldes + = 6,5 ∙ 10 , .
Bringt man ein negativ geladenes Goldkügelchen der Masse * = 50 - in das Feld, so schwebt es.
a) Fertigen Sie einen Kräfteplan mit den auf das Kügelchen wirkenden Kräften an und berechnen Sie
den Betrag der Ladung . auf dem Goldkügelchen. (7,5 ∙ 10 !/ )
b) Der Betrag der elektrischen Feldstärke + wird nun spontan erhöht. Dadurch erreicht das Kügelchen
nach 0,15 die 4,7 )* entfernte obere Kondensatorplatte. Fertigen Sie einen geeigneten
Kräfteplan und berechnen Sie die Änderung der elektrischen Feldstärke ∆. %2,84 ∙ 10 , (
4) Gegeben Sei ein homogen geladener Plattenkondensator mit der elektrischen Feldstärke
= 3,5 ∙ 10 2 . Im Abstand
Feld gebracht.
= 7,5 )* von der negativen Kondensatorplatte wird ein -Teilchen ins
a) Berechnen Sie die Beschleunigung $, die das -Teilchen erfährt. %1,69 ∙ 10 + '(
b) Berechnen Sie die Arbeit 4 2 , die vom elektrischen Feld an dem -Teilchen bis zum Auftreffen auf
der negativen Kondensatorplatte verrichtet wird. (8,4 ∙ 10 ! 5)
c) Berechnen Sie die Spannung 6 2 , die das -Teilchen bis zum Auftreffen auf der negativen Kondensatorplatte
durchlaufen hat. (−26,2 8)
d) Berechnen Sie die Auftreffgeschwindigkeit 9 des -Teilchens auf der negativen Kondensatorplatte.
%5,0 ∙ 10 , (

5) Ein Kondensator mit kreisförmigen Platten (: = 7,0 )*) und dem Plattenabstand ; = 5,0 ** wird an
der Spannung 6 + = 2,0 ∙ 10 8 aufgeladen. Berechnen Sie die elektrische Feldstärke , die Flächenladungsdichte
< sowie die Ladung auf den Kondensatorplatten. %4,0 ∙ 10 " = ; 3,54 ∙ 10!? ' ; 5,4 ∙
10 ! (
6) Ein Kondensator mit kreisförmigen Platten (: = 9,0 )* ; ; = 6,0 **) trägt die Ladung = 4,2 ∙
10 ! . Berechnen Sie die Spannung 6 zwischen den Kondensatorplatten. (1,1 @8)
7) Ein Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten (: = 10 )* ; ; = 3,0 **) wird an eine Spannung
6 + = 400 8 gelegt.
a) Berechnen Sie + und + . %1,3 ∙ 10 " = ; 3,6 ∙ 10! (
b) Untersuchen Sie durch allgemeine Rechnung, wie sich 6 + , + und + ändern, wenn der Plattenabstand
verdoppelt wird und der Kondensator an der Spannungsquelle bleibt. %6 + ; A B
2 ; C B
2 (
c) Untersuchen Sie durch allgemeine Rechnung, wie sich + , + und 6 + ändern, wenn der geladene
Kondensator von der Spannungsquelle getrennt wird und dann der Plattenabstand verdoppelt wird.
( + ; + ; 26 + )
8) Ein Plattenkondensator mit den Plattenflächen = 5,0 ;* 2 und einem Plattenabstand von
; + = 4,0 )* wird an einer Spannungsquelle der Größe 6 = 100 8 geladen.
a) Berechnen Sie + , + und + des Kondensators. %11 D ; 11 ∙ 10 !+ ; 2,5 ∙ 10 = (
b) Überlegen Sie anhand allgemeiner Rechnungen, wie sich + , + und + ändern, wenn der Plattenabstand
von ; + auf E ∙ ; + geändert wird und der Kondensator mit der Spannungsquelle verbunden
bleibt. % B
F
; C B
F
; A B
F (