Ubungen Physik, FF2 ¨ SS 2015
Teil 4, 4. ¨ Ubungsstunde
4.4.1. a) Was versteht man unter einem homogenen elektrischen Feld?
b) Welche Regeln muss man bei der Summe von zwei elektrischen Feldern beachten?
c) Unter welcher Bedingung gilt die Formel: Φ = E · A ? d) Was sagt der Satz von Gauß?
4.4.2. a) Bei welcher Feldst¨ arke wirkt auf ein Elektron die Kraft von 10
−18N?
b) Welchen Fluss erzeugt die Punktladung ∆Q = 4 µC?
c) Der gesamte elektrische Fluss durch eine w¨ urfelf¨ ormige Kiste mit der Kantenl¨ ange von 28 cm betr¨ agt Φ = 1.45 × 10
3Linien. Wie groß ist die von der Kiste eingeschlossene Ladung?
4.4.3. a) Von welchem Potential (hoch oder tief) zu welchem Potential bewegen sich positive Ladungen bzw. negative Ladungen von selbst?
b) Von welchem Potential zu welchem Potential zeigen die elektrischen Feldlinien?
c) Die beiden gestrichelten Fl¨ achen in der Abbildung betragen je 2 m
2, der Abstand betr¨ agt d = 4 m.
Bestimmen Sie die Spannungen
XU
Y,
YU
X, und
XU
Z!
4.4.4. Zwei entgegen gesetzt geladene Platten von je 1 m
2Fl¨ ache befinden sich in einem Abstand von 0,01 m.
Die Potentialdifferenz zwischen den Platten betr¨ agt 100 V.
a) Bestimmen Sie das elektrische Feld zwischen den Platten.
b) Bestimmen Sie die Gr¨ oße der Ladung auf den Platten.
4.4.5. a) Ein Elektron bekommt durch ein elektrisches Feld eine Beschleunigung von 10
8m/s
2. Bestimmen Sie die elektrische Feldst¨ arke und die Richtung des Feldes (in die Bewegungsrichtung des Elektrons oder entgegen der Bewegungsrichtung).
b) Wieviel Energie ist erforderlich, um die Ladung Q = 3C vom negativen Ende (kleines Potential) einer 12 V-Batterie zu dessen positiven Ende (großes Potential) zu verschieben?
4.4.6. Gegeben ist ein homogenes Feld E = 40 N/C. Der Punkt X liegt genau 4 m in Feldrichtung vom Punkt Y entfernt. Der Punkt Y hat das Potential U
Y= 200 V.
a) Bestimmen Sie die Potentialdifferenz
XU
Yund das Potential des Punktes X !
b) Wieviel Energie wird bei der Verschiebung der Ladung Q = +3 mC von X nach Y absorbiert oder frei?
c) Wieviel Energie wird bei der Verschiebung der Ladung Q = −5 mC von X nach Y absorbiert oder frei?
d) Wieviel Energie wird bei der Verschiebung der Ladung Q = +10 mC von Y nach X absorbiert oder frei?
4.4.7. Die gestrichelte Fl¨ ache links betr¨ agt A
links= 4 m
2, die rechte Fl¨ ache A
rechts= 5 m
2. Der Abstand zwi- schen X
1und X
2ist gleich wie der Abstand zwischen X
3und X
4bzw. zwischen X
4und X
5. Folgende Po- tentiale sind gegeben: U
X5= 100 V, U
X4= 80 V, U
X2= 20 V.
Bestimmen Sie U
X3und U
X1!
4.4.8. a) Wie groß ist die Kraft auf ein Proton in einem elektrischen Feld von 5000 N/C. Welche Beschleunigung ergibt sich daraus f¨ ur das Proton?
b) Wie ist die Energie 1 eV (Elektronenvolt) definiert?
4.4.9. Die Masse m = 4 g tr¨ agt die Ladung Q = −8 mC. Sie wird in einem Punkt des homogenen Feldes E = 20 N/C losgelassen und durch das Feld beschleunigt.
a) In welche Richtung bewegt sich die Ladung?
b) Welche Geschwindigkeit erreicht sie nach 2 Metern?
4.4.10. Ein Elektron wird auf einer Strecke von 8 cm mit der Spannung ∆U = 20 kV beschleunigt.
a) Wie groß ist die zugef¨ uhrte Energie (in Joule und eV)?
b) Wie groß ist das elektrische Feld bzw. die Kraft, die auf das Elektron wirkt?
c) Wie hoch ist die Geschwindigkeit nach den 8 cm, wenn das Elektron zu Beginn in Ruhe war?
ε
0= 8, 854 · 10
−12 CJm22,
4πε10
≈ 10
10 JmC22, E
kond=
εQ0A
, U
kond=
εQ·d0A
