Aufgabensammlung Physik BSZ Kamenz - BGy Fachlehrer: Herr Kamper
Aufgaben Physik 12 - elektrisches Feld
1. Berechnen Sie die Gravitationskraft FG und die Coulombkraft FC zwischen dem Atomkern ei- nes Wasserstoffatoms und dem Einzelelektron in der Atomhülle.
2. Vergleichen Sie die berechneten Kräfte miteinander (Richtung, Verhältnis der Zahlenwerte) und treffen Sie eine Aussage darüber, wie das Elektron auf seiner „Kreisbahn“ gehalten wird.
3. Berechnen Sie die mittlere Bahngeschwindigkeit des Elektrons (siehe Aufgabe 2).
4. Was passiert, wenn ein geladener Kunststoffstab
a) die leitende Spitze eines Elektroskop berührt? Begründen Sie!
b) in die Nähe des Elektroskops gebracht wird, man das Elektroskop dabei erdet und den c) Stab danach entfernt? Begründen Sie!
5. Bestimmen Sie die Feldstärke des elektrischen Feldes zwischen zwei parallelen Platten mit dem Abstand d = 5,0 cm und einer angelegten Spannung von U = 1000 V.
Berechnen Sie die Kraft, die in diesem Feld auf eine Probeladung von q = 1 μC wirkt.
6. Zwischen den beiden Metallplatten eines Plattenkondensator, die einen Abstand von 0,3 m besitzen, herrscht eine Spannung von 45 V. Ein Körper der sich von einer zur anderen Platte bewegt, hat eine Ladung von 6 ∙ 10 -10 C.
Berechnen Sie die Feldstärke, Arbeit und Feldkraft im elektrischen Feld.
7. Ein Plattenkondensator besteht aus zwei quadratischen Metallplatten der Seitenlänge l =20 cm, die an einer ebenso großen Glasplatte (εrel = 3,0) von d = 4,0 mm Dicke beidseitig anliegen. Berechnen Sie die Kapazität dieser Anordnung.
8. Ein Kondensator der Kapazität C = 100 μF wird an einer Spannungsquelle auf die Spannung U = 250V aufgeladen und dann von ihr getrennt. Berechnen Sie die Energie, die in dem elektrischen Feld verbleibt.
9. Erklären Sie die Bestimmung der Elementarladung mit dem Millikanversuch.
10. In einem vertikal gerichteten homogenen elektrischen Feld der Stärke 10 ∙ 104 V/m schwebt ein positiv geladenes Öltröpfchen der Masse m = 3,3∙10-12 g. Wie viele Elementarladungen trägt das Tröpfchen?
11. Zwischen die horizontal liegenden Platten eines Kondensators (Plattenabstand d = 12 mm), der auf 2,4 kV aufgeladen ist, werden Öltröpfchen vom Durchmesser 2,5∙10-4 cm und der Dichte 0,90 g/cm³ gebracht. Welche Ladung haben die Tröpfchen, die gerade schweben?
12. Eine Metallkugel mit einem Durchmesser von 16,8 cm trägt eine Ladung von -1,8 ∙ 10 -9 C.
Wie groß ist die Feldstärke in einem Punkt, der sich 15 cm von der Oberfläche entfernt be- findet? (Hinweis: r gilt von Kugelmitte an)
13. Zwei kreisförmige Platten von 20 cm Durchmesser stehen einander im Abstand von 1,2 cm isoliert gegenüber und sind mit einer Spannungsquelle von 220V verbunden. Berechnen Sie die Feldstärke zwischen den Platten.
14. Wie verändert sich die Feldstärke eines Plattenkondensators, wenn sich anstatt Luft Paraffi- nöl (εr = 2,5) zwischen den Platten befindet?
15. Die Beschleunigungsspannung in einer Bildröhre beträgt Ub = 10 kV.
Berechnen Sie die Maximalgeschwindigkeit der Elektronen.
Aufgabensammlung Physik BSZ Kamenz - BGy Fachlehrer: Herr Kamper 16. Ein Elektron wird in einem homogenen elektrischen Feld beschleunigt. Der Plattenabstand
beträgt d=15 mm, die Beschleunigungsspannung 450 V. Berechnen Sie die Beschleunigung, Endgeschwindigkeit und die Beschleunigungszeit des Teilchens.
17. Welche Ablenkung erfährt ein Elektronenstrahl in einer Kathodenstrahlröhre mit einer Be- schleunigungsspannung von 1,8 kV, einer Ablenkspannung von 200V, einem Ablenkkonden- sator mit dem Plattenabstand von 8,0 mm und einer Plattenlänge von 20,0 mm, wenn der Abstand zwischen Kondensator und Schirm 25,0 cm beträgt?
18. An einer Elektronenstrahlröhre liegt die Beschleunigungsspannung 2,0 kV an. Danach ist ein Ablenksystem aus einem horizontalen, quadratischen Plattenpaar angebracht (Kantenlänge 30,0 mm und Plattenabstand 5,0 mm). Die Spannung am Plattenpaar beträgt 180 V, die obere Platte ist positiv geladen.
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Elektrons beim Eintritt in das Plattenpaar.
b) Beschreiben Sie die Bahnkurve des Elektrons im Plattenpaar qualitativ (Richtung und Betrag der Geschwindigkeiten, Kraftwirkung → Beschleunigung)
c) Berechnen Sie die Beschleunigung in y-Richtung, die Endgeschwindigkeit mit der das Elektron auf der Platte auftrifft, sowie den Abstand des Leuchtpunktes vom Mittelpunkt des Leuchtschirmes. (Abstand Kondensator-Schirm 0,25 m)
19. An einer Elektronenstrahlröhre liegt die Beschleunigungsspannung 0,5 kV an.
In der Röhre befindet sich ein Ablenksystem aus einem horizontalen, quadratischen Platten- paar. (Kantenlänge 25,0 mm und Plattenabstand 4,0 mm)
Die Ablenkspannung am Plattenpaar beträgt 200 V, die obere Platte ist positiv geladen.
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Elektrons beim Eintritt in das Plattenpaar.
b) Skizzieren Sie die Bahnkurve des Elektrons im Plattenpaar.
c) Berechnen Sie die auf die Elektronen wirkende Beschleunigung, die daraus resultieren- de Kraft auf die Elektronen (ohne FG) und den Betrag der Endgeschwindigkeit in y-Rich- tung.
d) Berechnen Sie den Winkel zwischen Bewegungsrichtung vor und nach dem Plattenpaar.
e) Wie weit wird der Elektronenstrahl vom Mittelpunkt abgelenkt, wenn der Abstand vom Ablenkkondensator bis zum Schirm 25 cm beträgt?
