Teil 4, 2. Übungsstunde

Übungen Physik, FF2b1
WS 2013/2014
Teil 4, 2. Übungsstunde
1. Zwei unbekannte elektrische Ladungen im Abstand r stoßen sich mit der Kraft F ab.
a) Welche Ladungen stoßen sich ab, welche ziehen sich an?
b) Welches Gesetz beschreibt die Kraft zwischen zwei elektrischen Ladungen und wie lautet es?
c) Um welchen Faktor ändert sich die Kraft F, wenn man . . .
. . . eine der beiden Ladungen halbiert?
. . . eine der Ladungen halbiert und den Abstand verdreifacht?
. . . beide Ladungen halbiert und den Abstand verdoppelt?
2. Um eine Vorstellung von der Größe der Ladungseinheit 1 Coulomb (C) zu bekommen, berechnen Sie die
Kraft FC , mit der sich zwei Kugeln mit der Ladung von je 1 C in einer Entfernung von 100 m anziehen
bzw. abstoßen! Wie groß muß eine Masse m gewählt werden, damit sie mit derselben Kraft Fg = FC von
der Erde angezogen wird?
3. Eine negativ geladene Kugel (Masse m = 2 g) rotiert auf einem Kreis
(r = 2 m) um eine gleich große positive Ladung die im Mittelpunkt
fixiert ist mit der Umlaufzeit T = 2 s.
a) Welche Kräfte wirken auf die rotierende negative Ladung?
b) Bestimmen Sie die Größe der elektrischen Ladung Q!
4. Durch eine schiefe Ebene mit Fläche A = 4 m2 mit dem Neigungswinkel φ = 20◦
läuft ein homogenes vertikales elektrisches Feld mit dem Betrag E = 5 [Einheiten].
a) In welcher Einheit wird das elektrische Feld gemessen?
b) Wie viele Feldlinien gehen durch die schiefe ebene Fläche?
5. a) Was versteht man unter einem homogenen elektrischen Feld?
b) Welche Regeln muss man bei der Summe von zwei elektrischen Feldern beachten?
c) Unter welcher Bedingung gilt die Formel: Φ = E · A ?
d) Was sagt der Satz von Gauß?
6. Die Abbildung zeigt die Fläche A = 2 m2 . Sie wird von zwei homogenen
~ 1 und E
~ 2 durchflossen. Ihre Richtungen sind symmetrisch
elektrischen Feldern E
zur Flächennormalen (linke Abbildung).
~ ges = E
~1 + E
~ 2!
a) Bestimmen Sie zeichnerisch die Richtung des Gesamtfeldes E
b) Wie groß ist der gesamte Fluss durch die Fläche A?
7. Durch die Fläche A = 2 m2 gehen 40 elektrische Feldlinien eines homogenen Feldes. Die Linien bilden mit
der Fläche einen Winkel φ = 60◦ .
a) Wie stark ist das E-Feld?
b) Wie groß ist die Kraft auf die Ladung ∆Q = −50 µC in diesem Feld?
8.
a) Bei welcher Feldstärke wirkt auf ein Elektron die Kraft von 10−18 N?
(Das Elektron ist ein negativ geladenes Elementarteilchen mit der Ladung Qe = −1, 6 × 10−19 C.)
b) Welchen Fluss erzeugt die Punktladung ∆Q = 4 µC?
c) Der gesamte elektrische Fluss durch eine würfelförmige Kiste mit der Kantenlänge von 28 cm beträgt
Φ = 1.45 × 103 Linien. Wie groß ist die von der Kiste eingeschlossene Ladung?