13. Übung Elektrisches Potenzial, Spannung, Kondensator 1) Die

Übung Physik I für WiIng / Chemie / Orthopädie
13. Übung
1)
Prof. Dr. H.-Ch. Mertins
FH-Münster
Elektrisches Potenzial, Spannung, Kondensator
Die Abbildung zeigt 2 pos. geladenen Teilchen mit q 2 = 2q 1 auf der x-Achse.
a) Zeichnen Sie die elektrischen Feldlininien.
q1
q2
b) Zeichnen Sie die Äquipotenziallinien.
c) Zeichnen Sie einen Weg, auf dem eine Probeladung q 0 so verschoben werden kann,
dass es keine Arbeit kostet.
2)
q1
Die Ladungen q 1 = -5μC und q 2 = +2μC liegen auf den Punkten
des skizzierten Rechtecks mit den Seitenlängen a = 50 mm und
b = 150 mm. Das Potenzial bei unendlich ist Null.
b
a
B
a) Wie groß ist das Potenzial in Punkt A?
b) Wie groß ist das Potenzial in Punkt B?
c) Welche Arbeit ist erforderlich um eine dritte Ladung q 3 = +3μC entlang der Diagonalen von B nach A zu verschieben?
d) Berechnen Sie die notwendige Arbeit, wenn die Ladung q 3 auf einem Halbkreis mit
dem Mittelpunkt zwischen A und B von B nach A gebracht wird.
3)
An einem Plattenkondensator mit Plattenabstand d = 5 cm liegt die Spannung von
100V an. Zwischen den Platten bildet sich ein homogenes E-Feld aus.
a) Berechnen Sie die Arbeit, die nötig ist um ein Elektron über eine Strecke von 18 mm
parallel zu den Platten im Feld zu verschieben.
b) Berechnen Sie die Arbeit, die nötig ist ein Elektron von der positiv geladenen Platte
bis in die Mitte zwischen den beiden Platten zu verschieben.
c) Zeichnen Sie das E-Feld und die Äquipotenziallinien zwischen den Platten.
4)
Die Platten eines Kondensators seien planparallel und kreisförmig mit dem Radius 82
mm und einem Abstand von 13 mm.
a) Berechnen Sie die Kapazität des Kondensators.
b) Welche Ladung befindet sich auf den Platten, wenn eine Spannung von 120 V anliegt?
5)
Ein Material mit der Dielektrizitätszahl ε = 2,8 hat die Durchschlagsfestigkeit von
18MV/m. Welche Fläche muss ein Plattenkondensator mit diesem Material als Dielektrikum mindestens haben, um eine Kapazität von 0,07μF und eine Spannungsfestigkeit
von 4 kV zu erreichen?
A
q2