Physik eA - 2013 Klausur Nr. 1 29. September 2011 Das elektrische Feld 1. Aufgabe Ein Kondensator der Kapazität wird aufgeladen und über einen Widerstand von entladen. Mit einem Stromstärkemessgerät werden die folgenden in Abhängigkeit von der Zeit gemessen: 0 70 5 10 15 20 25 30 35 40 54,5 42,5 33,1 25,8 20,1 15,6 12,2 9,5 45 7,4 a) Zeichne die Schaltung der Versuchsdurchführung! b) Skizziere den Verlauf der ( ) und bestimme die ( ) 50 5,7 55 4,5 60 3,5 65 2,7 ! c) Zeige, dass auch gilt: ( ) d) Berechne die Zeit, nach der sich der Kondensator zur Hälfte entladen hat! e) Bestimme die Ladungsmenge, die von bis vom Kondensator abgeflossen ist! 2. Aufgabe Mit einer Stromwaage wird die elektrische Feldstärke eines Plattenkondensators, dessen Platten waagerecht ausgerichtet sind, bestimmt. Man erhält: . a) Skizziere den Versuchsaufbau und beschreibe das Messverfahren! Die Stromwaage zeigt während der Messung den Wert an. Berechne die für die Bestimmung von noch fehlende Messgröße! b) Der Abstand der beiden Kondensatorplatten beträgt . Berechne die am Kondensator angelegte Spannung! c) Eine kleine Aluminiumkugel mit der Masse soll im elektrischen Feld des Plattenkondensators schweben. Hierzu wird sie mit Elektronen aufgeladen. Berechne ! d) Zeichne ein Feldlinienbild zu dem in c) beschriebenen Versuch! 3. Aufgabe Eine kleine Metallkugel besitzt die Masse und wird mit wird senkrecht von unten nach oben in ein vertikales elektrisches Feld mit und besitzt die Anfangsgeschwindigkeit negativ aufgeladen. Sie geschossen . a) Berechne die von der Kugel über dem Einschussloch erreichte Höhe, wenn man nur ihre Masse, aber nicht ihre Ladung berücksichtigt! b) Berechne die von der Kugel über dem Einschussloch erreichte Höhe, wenn man nur ihre Ladung, aber nicht ihre Masse berücksichtigt! c) Berechne die von der Kugel über dem Einschussloch erreichte Höhe, wenn man sowohl ihre Masse als auch ihre Ladung berücksichtigt! d) Erläutere deine Berechnungen und Ergebnisse! © arei ?,t ;A n4 - 2o'/3 n+dX?e-; 2r.ryA |aa.r -- A= 14,./ ä/AateQ C = o, 2/F ; Q=.root-trt- il- {"Jze::a__ ,_7A: ftd:ayo_ _ö)_1rl_'Ko<rv{. ,(r,/" 1o 6{ /Z' t i" s I t/t /,2 ' J(t) i" A ; €xpR'2 /// Lt,l4 y'y = V, oo71 '//0-'r . ot ?d-l z 2x v JG) = 70, 0797 A ol I r-t 2 Lts-'' 4r 9)-4:?l(t: l, -": F- : = u'*'o 0rg,r/rLtt'" ) t s-4 . A (ot 9.r/ z z) = - k.t :-) :) k>o A t'dJ'r'o =) 1= -Zn(o,ld4zz)fa Q= ot o{ -t'4, #.= JG)= 7oto+VA. e.'o'ots-o't = oros* . d) -2- 4a/1+,crtrd.t 2 \'/o # = 4 Ze =) tpc',/31 9_ {no_ ,fos 1 \ e-oto'r'r'1'tP e63 s t = 4ot 6;, t = r'o t ( cA,c,7) ) J(q dr x 7,3?e 3 /o-' C /0 t htu., ( y,r, x / /0 1 so) = l, 3,tfs,tir( /"Jat ( n/+Ttr, g ) /, .l- /. {= rt g)_r?'r!,y/?_ _ tr/nu 1-t ir4, Zin+ ,? 2 *rr,7 {o*, ä onot*.<,* -rtrl*. ^]r.iir, duq "-e// Teor+e^ A t^r.n,*7 rr.i, ;j*t'/+.>-tn ,4rn zr'-7tt4.iJtu + t (a r. ,^(a | 1- ,?eJ h nritn *i" turreftqs n,,-/- ä^ Au,c.pi. frn, ,!,ax*p €;4Lt **^ 44- 3*;"f z1'a4r !ä., u.n €t I <ry'44r..;-rt^ Zr. y'.n, r/t't ,-/J44,rc1, t//'t A./ el qi<. J -t die- 4a üZ ,t/- t cX,c [ku{'i _v-' ^+ _ 'r t?4;r rcfiu,^,76. ,/rt # vk/&:n;un k fardt F; Ttr\ f du ,?;/t( ,jr{^4on .<. in r*-- pzir /ü qc j z*z t_z?^ t {ia ,E 3/) ?- ? t ?/.0r J , 9- 4 17.4f ( J 4 ! = t,l02i n 1/{ 0-*/ (-. tr+i{=e -t4 td a t? ht!{? * /=: ?.q '4 /= c63 .r!? _t .T ,W=i 4,ft,t =.no{ - -",*rtte-(u-V+7 I -')? ^, t,4t ^ /- - ry rzr4,t ?? 3 L&,e.Z , a/ P e F r-^t b L-> L' '|\'/"{'t;Tiütil -' i" -'/-" Y(f " r(r t -7 (= t tz =? (= y.e.w'-rn*f, v t rfWh, : ..te/},/A ?.'2a .,tr.rQ i f,rz' ={j Jr't 'l thl .1 cc_f = 5: i fr u4a? 4a4)r7t'5 (?, trfi €7'=Ltlt t+t't rV V/? , /(, -/ ?fftk op 't -t"/ ' z * sc? ' 8?c_0,'Ato =.4/ t tcl'6 d//.002-r?* j,t NI-r d st y. *r t 4 *ä**--,-r A g Gai t* t\+V 7Z lS '?fvql?r' i Wttf lv ? (,p ?0 ,oI d=a.il+ w <9 P''t't = -l'A'U (:7(.*- <+ ü=A ,r{ /5 = t-(,1/ vzt c-Y77,r_3 taP :?atq/ €l'o t J64^' =/ 7 / z A n._t?-:'t.,#rö/.t_?'// = .J =/]t t= F # ._j =3 .l:,y' ? v_l ,cy a1"_f ,, =p =t = (f t- ?,4 et V7 y/ lc c) ,4, 4 z /) *?= u_,(ro*rz{ /o*,--,, /a/2" u_ trL=,rh.ü.4t' L - 4r-s . {Jcts.,t) 2 (n,A+ ?,sl rn A * 3, tJ d -) ?.F4 lhü' - |rlfrtr&--, frc,.t.t { 2 (,7r ! t, ft r ,i: 7f ?5'cc1 cer ..{ac(u.ts )tr;tr;7.) (,9", äaipv A !'t!",?^,?z }<n a1 9a -u än-r. €4cr1;c du Zryro{ ,4;t reüfr*,r, W<:a , W 5t ö. J; a'-i ti.Lrzt 11 (); / h,. A;n. /X.0 ,rtar2 i{'r^" *+, c(. 1. (/ c4. 3,;'7 tq d. /*1 €-, up;c "/l .9 L'*, ;rt . il tZ '2040+/ u;// k5<;7 i^ 3q - 3 t.{-? . r{iqriÄ ,äl dd /" l**V tnnber|l. l7ortrrz,r d. iL., "x^^-+ in 1 t ?(*- ' ,**--"( r% C . 1. ..dilr' ,*t; O:t , tÄ Ztpr+,i, ä*^. 'hu6"" ero/rrt. ..4<ztca // g"4 ./ tfu't 2, pa lh et-r.( a'ä//o tu^;n o! .i+ /k*'äVfaro'i, fr4'' &.t a*7' ,l+'aorhT ,z- i; o'ö Qar*,/t .branoa{* &)=