Aufgaben Physik 12 - elektrisches Feld 1. Berechnen

Aufgabensammlung Physik BGy
Fachlehrer: Herr Kamper
Aufgaben Physik 12 - elektrisches Feld
1.
Berechnen Sie die Gravitationskraft FG und die Coulombkraft FC zwischen dem Atomkern eines 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
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.
Welche Kraft wirkt in diesem Feld auf eine Probeladung von q = 1 µC?
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.
Zwei im gleichen Punkt an 2,0 m langen Nylonfäden aufgehängte Kugeln (je m = 1,2 g) sind
elektrisch geladen. Sie stoßen sich 5,0 cm voneinander ab.
a) Was können Sie über die Art der Ladungen aussagen?
b) Wie groß ist die Ladung jeder Kugel?
c) Wie groß ist am Ort einer Kugel die Feldstärke des von der anderen Kugel erzeugten
elektrischen Feldes?
8.
Wie verändert sich die Gesamtkapazität bei einer
a) Parallel- bzw.
b) Reihenschaltung von Kondensatoren?
9.
Ein Plattenkondensator besteht aus zwei quadratischen Metallplatten der Seitenlänge 20 cm,
die an einer ebenso großen Glasplatte (εrel = 3,0) von d = 4,0 mm Dicke beidseitig anliegen.
Wie groß ist die Kapazität dieser Anordnung?
10. Ein Kondensator der Kapazität C = 100 µF wird an einer Spannungsquelle auf die Spannung
U = 250V aufgeladen und dann von ihr getrennt.
Welche Energie verbleibt in dem elektrischen Feld?
11. Stellen Sie den Verlauf von Spannung und Stromstärke beim Laden und Entladen eines Kondensators grafisch dar. Beschreiben Sie den Verlauf der beiden Größen verbal.
12. Stellen Sie die Stromkreise zum Laden und Entladen eines Kondensators im Schaltbild dar.
Der Stromfluss soll schaltbar und durch eine Glühlampe sichtbar sein.
13. Berechnen Sie alle Kapazitäten, die man durch Zusammenschalten von zwei Kondensatoren
mit den Kapazitäten C1 = 10,0 µF, C2 = 3000 nF erhalten kann.
14. Erklären Sie die Bestimmung der Elementarladung mit dem Millikanversuch.
15. 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?
16. Zwischen die horizontal liegenden Platten eines Kondensators (Plattenabstand d = 12 mm),
der auf 2,7 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?
Aufgabensammlung Physik BGy
Fachlehrer: Herr Kamper
17. 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 befindet? (Hinweis: r gilt von Kugelmitte an)
18. 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.
Wie groß ist die Feldstärke zwischen den Platten?
19. Wie verändert sich die Feldstärke eines Plattenkondensators, wenn sich anstatt Luft Paraffinöl (εr = 2,5) zwischen den Platten befindet?