Otto-von-Taube-Gymnasium Gauting K12/1

Otto-von-Taube-Gymnasium Gauting
K12/1-LK Physik
1. Klausur
!!!Beachte: Lösungen zuerst allgemein, Zahlen erst am Schluß einsetzen!!!
1) Ein massiver Metallkörper ist elektrostatisch geladen.
a) Begründe kurz, welche Richtung die elektrische Feldstärke an der Oberfläche des
Metallkörpers hat.
b) Begründe kurz, welcher Potentialunterschied zwischen zwei verschiedenen Punkten auf der
Oberfläche des Metallkörpers herrscht.
2) Gib die Definition der elektrischen Feldstärke an und beschreibe einen Versuch (Aufbau,
Durchführung), mit dem man die Feldstärke eines homogenen elektrischen Feldes messen kann.
3) Eine geladene Metallkugel mit der Ladung Q =2 ⋅ 10−8 As und der Masse m = 0,5g hängt an einem
4
1 m langen Faden in einem homogenen elektrischen Feld der Stärke E = 10 V/m , das von zwei
parallelen (Abstand d) , vertikal gestellten Metallplatten erzeugt wird.
a) Mache eine Skizze, in die Du den Aufbau, die Feldlinien und das Kräfteparallelogramm
einzeichnest.
b) Berechne die waagrechte Auslenkung der geladenen Metallkugel.
c) Wie ändert sich die waagrechte Auslenkung der geladenen Metallkugel, wenn man
α) bei angeschlossener Spannungsquelle U
β) bei abgetrennter Spannungsquelle
den ursprünglichen Plattenabstand verdoppelt?
(Das elektrische Feld E zwischen den Platten sei stets homogen, damit gilt : U = E⋅ d)
4) Zwei Kondensatoren C1 und C2 sind in Reihe geschaltet. Ein dritter, C3 , liegt parallel zu den beiden
ersten. Die Gesamtkapazität dieser Anordnung beträgt 5,2 µF . Schließt man C2 kurz, so ist die
Gesamtkapazität 6µF ; wird dagegen C3 entfernt, so ist sie 1,2 µF . Berechne die Werte der drei
Einzelkapazitäten.
1 Nm2
5) Die positive Ladung Q einer kleinen Kugel erzeugt ein Feld der Feldstärke E = 5,0 ⋅ 2
. An
r As
drei Ecken eines Quadrats mit 10 cm Kantenlänge und im Diagonalenschnittpunkt befindet sich
jeweils eine solche positive Ladung.
Bestimme nach Betrag und Richtung die elektrische Feldstärke im vierten Quadrateckpunkt.
6) In einem radialsymmetrischen Feld einer positiven Punktladung gilt für die Feldstärke
1 Nm2
2
E = 9 ,0 ⋅ 10 ⋅ 2
.
r As
a) Welche Feldarbeit wird verrichtet (Betrag und Vorzeichen), wenn eine positive Probeladung
q = 2 ,0 ⋅ 10−10 C von P1(r1 = 10cm) nach P2(r2 = 15cm) gebracht wird?
b) Welche Potentialdifferenz durchläuft dabei die Probeladung?
c) Welches Potential hat der Punkt P1 , wenn im Unendlichen das Potential Null sein soll.
Viel Erfolg!