Nachklausur - Quantum Photonics Group

D Elektrostatik (8 Punkte)1. (3 Punkte)Ein isolierender Plastikstab wird an Wolle gerieben, so dass er aufgeladen wird. Dergeladene Stab wird in die Nähe eines ungeladenen Objektes gebracht. Welche derfolgenden Behauptungen ist wahr?Begründen Sie kurz die Antwort.(a) Das ungeladene Objekt wird vom Stab abgestossen.(b) Das ungeladene Objekt wird vom Stab angezogen.(c) Das ungeladene Objekt spürt keine Kraft von dem Stab.(d) Es sind nicht genügend Informationen gegeben.2. (5 Punkte)(a) Betrachten Sie eine positive Punktladung +Q wie in der Abb. (i) gezeigt. DerWürfel, der die Ladung +Q umgibt, hat Seitenlängen der Länge a. Finde denelektrischen Fluss, der durch die rechte Fläche des Würfels fliesst, die mit Rbenannt ist.(b) Betrachten Sie ein Szenario wie in Abb. (ii) gezeigt, wo sechs weitere Ladungender Stärke −Q symmetrisch in einem Abstand 2a um die zentrale Ladungangeordnet sind. Die Ladungen liegen auf Linien, die senkrecht zueinander sindund alle durch die zentrale Ladung gehen. Was ist in dieser Konfiguration derelektrische Fluss durch die rechte Fläche?Hinweis: Nutzen Sie für die beiden ersten Fragestellungen das Gaussche Gesetzund die Symmetrie der Ladungskonfiguration relativ zur betrachtetenquadratischen Fläche.(c) Betrachten Sie ein Szenario wie in Abb. (iii) dargestellt, bei dem zusätzlich zur+Q Ladung nur eine negative Ladung −Q neben der rechten Fläche vorhandenist. Kann man in diesem Fall das Gaussche Gesetz verwenden, um denelektrischen Fluss durch die rechte Fläche zu bestimmen? Begründen Sie dieAntwort.14