10. Übung - physik.fh

10. Physikübung WS 14/15
1. Aufgabe
Ein Wassermolekül im gasförmigen Zustand hat ein elektrisches Dipolmoment von
6, 4 · 10−30 Cm.
a) Wie weit sind die Ladungsschwerpunkte voneinander entfernt? (Hinweis: In dem
Molekül sind 10 negative und somit 10 positive Elementarladungen.)
b) Das Wassermolekül befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld der
Stärke 1, 5 · 104 N/C. Welches maximale Drehmoment kann das Feld ausüben?
c) Welche Arbeit wird vom elektrichen Feld verrichtet, wenn der Dipol aus einer
parallelen Orientierung zum elektrischen Feld in eine antiparallele Position überführt wird?
2. Aufgabe
Zwei entgegengesetzt geladene Ladungen - mit |q1 | = |q2 | = 8, 9 · 10−9 C - haben
einen Abstand von 0,8 m. Bestimmen Sie das elektrische Potential
a) für die Mitte zwischen den beiden Ladungen und
b) an einem Ort zwischen den beiden Ladungen, der 0,2 m von der positiven
Ladung entfernt ist.
3. Aufgabe
Ein homogen geladener Ring mit dem Radius a befindet sich in der yz-Ebene.
Bestimmen Sie das Potential des Rings als Funktion von x.
y
dq
r
a
x
x
z
4. Aufgabe
Zwischen zwei Kondensatoren mit den Kapazitäten C1 = 6, 0 µF bzw. C2 = 3, 0 µF
liegt eine Potentialdifferenz von 18 V an. Berechnen Sie die Gesamtkapazitäten, und
bestimmen Sie die Ladungen und die Potentialdifferenzen für jeden Kondensator,
wenn die Kondensatoren
a) in Reihe bzw.
b) parallel geschaltet sind.
Ubungen zum Selbsttest
1. Aufgabe
Der Abstand einer negativen Ladung q1 von einer positiven Ladung q2 beträgt
10cm. Für die Beträge der Ladungen gilt: q1 = q2 = 0, 5 µC.
a) Welche Kraft F~12 übt die Ladung q1 auf die Ladung q2 aus?
b) Welche Kraft F~21 übt die Ladung q2 auf die Ladung q1 aus?
c) Aus wie vielen Elementarladungen (n =?) ist jede der Ladungen aufgebaut?
(Hinweis: Für eine Elementarladung gilt: e = 1, 6 · 10−19 C.)
Lösung: a) |F~ | = 0, 23 N, b) |F~ | = 0, 23 N, die Richtungen der Kräfte hängen von
der Wahl Ihres Koordinatensystems ab, c) n = 2, 5 · 1012
2. Aufgabe
Wie groß ist die Gesamtkapazität der folgenden Kondensatorschaltung?
Lösung: Cges = 6µF
D. Samm
9. Physikübung, WS 14/15
2