Übungen zu Experimentalphysik II Prof. Dr. G. Abstreiter
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Übungen zu Experimentalphysik II Prof. Dr. G. Abstreiter Blatt 2 Ausgabe: Besprechung: 25.04.2002 29.04. - 02.05.2002 SS 2002 Übungsgruppen (vorläufig): Wochentag Uhrzeit Raum-Nr. Montag 14:30 – 16:00 2705 Dienstag 14:15 – 15:45 2705 neuer Termin wird in der VL bekanntgegeben Mittwoch 8:00 – 9:30 2710 Mittwoch 9:30 – 11:00 2710 Donnerstag 8:15 – 9:45 2370 Donnerstag 12:15 – 13:45 2705 Donnerstag 12:15 – 13:45 2300 Aufgabe 1: Tutor Hubert Krenner Jörg Frankenberger Evelin Beham Jochen Bauer Ulrich Rant Frank Fischer Andreas Sticht Karin Buchholz Kräfte und Potentiale mehrerer Ladungen An den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit 5mm Kantenlänge befinden sich drei positive Ladungen von 5·10-8 C. (a) Berechnen Sie den Betrag und die Richtung der Kräfte, die auf die Ladungen wirken. (b) Wie groß muß eine in der Mitte des Dreiecks angebrachte Ladung sein, damit die Ladungen in den Ecken kräftefrei werden? Aufgabe 2: Gaußscher Satz In einem Volumen, das durch zwei konzentrische kugelförmige Flächen der Radien R1 bzw. R2 (R1 < R2 ) begrenzt ist, befinde sich eine Ladungsverteilung mit Raumladungsdichte ρ = a/r² (a = const, r ist der Abstand vom Zentrum). a) Wie groß ist die gesamte Ladung zwischen den Flächen? b) Berechnen und skizzieren Sie die elektrische Feldstärke im gesamten Raum. c) Berechnen und skizzieren Sie das elektrische Potential im gesamten Raum Aufgabe 3: Influenz an leitender Oberfläche: Spiegelladung In Abstand a von einer weit ausgedehnten Metallplatte (idealisiert dargestellt als elektrisch leitender Halbraum) befinde sich eine Punktladung im ansonsten ladungsfreien Raum (Vakuum). Durch das elektrische Feld der Punktladung q werden auf der Metalloberfläche Ladungen influenziert. Das elektrische Feld der influenzierten Ladungen im Vakuum kann durch das Feld einer virtuelle Spiegelladung -q im Metall beschrieben werden (siehe Skizze). -q Metall (mit virtueller Bildladung) +q Vakuum a) Begründen Sie die Gültigkeit dieses Modells einer Spiegelladung qualitativ. b) Berechnen sie das elektrische Feld an der Metalloberfläche (im Metall und im Vakuum). c) Wie groß ist die gesamte influenzierte Ladung auf der unendlich ausgedehnten Metalloberfläche (Gaußscher Satz)? d) Welche Kraft wirkt auf die Punktladung?
