Schwerpunkte Elektrizitätslehre GK11 Übungsaufgaben

Schwerpunkte Elektrizitätslehre GK11
1. Das elektrische Feld
- Kräfte zwischen Punktladungen , Kräfte und Feldstärke und Spannung im homogenen
Feld, Feldlinienmodell, Energie des elektrischen Feldes, Kondensator, Entladevorgänge,
MILLIKAN-Versuch
2. Das magnetische Feld
- Dauer- und Elektromagnetismus, Kräfte auf stromführende Leiter bzw. bewegte Ladungen
(LORENTZ-Kraft), die magnetische Flussdichte bzw. magn. Induktion B, Feldlinienmodell,
Energie des magn. Feldes, Feldvergleich elektr. Feld vs. magn. Feld
3. Die Induktion
- Voraussetzungen für die Entstehung, Abhängigkeit der Induktionsspannung , Formulierung
des Induktionsgesetzes, lenzsche Regel, Anwendungen
Übungsaufgaben Elektrizitätslehre GK11
1. Zwischen zwei horizontal angeordneten je 100 cm2 großen, geladenen Metallplatten
mit einem Abstand von 10cm soll ein geladener Probekörper mit der Masse von 2,0
mg und einer Ladung von q = - 5,0 ∙10-9 As schweben.
- Fertigen Sie eine Skizze an und zeichnen Sie die auf den Probekörper wirken
Kräfte ein.
- Geben Sie die Polarität der Platten an.
- Berechnen Sie die an die Platten anzulegende Spannung.
- Die Metallplatten sollen nun über einen Widerstand von 100Ω
Entladen werden. Zeichen Sie das zugehörige U-t-Diagramm.
2. Die Flussdichte des Erdmagnetfeldes beträgt in Deutschland ca. 50µT. Die
Magnetfeldlinien sind im Mittel um 67° gegen die Horizontale geneigt.
- Skizzieren Sie die Erdkugel und zeichnen Sie die Magnetfeldlinien des
Erdmagnetfeldes ein. Kennzeichen Sie die geografischen und magnetischen Pole.
- Welche Bedeutung hat das Erdmagnetfeld für das Leben auf der Erde?
- Berechnen Sie die LORENTZ-Kraft, die auf eine 50m lange, in Ost-WestRichtung verlaufende Straßenbahnoberleitung wirkt, wenn durch sie ein
Gleichstrom von 100A fließt.
- Schätzen Sie ab, wie stark die Oberleitung dadurch seitlich ausgelenkt wird.
3.
y
Eine kleine Induktionsspule mit einer Querschnittsfläche
von 40cm2 und 600 Windungen befindet sich im
homogenen Magnetfeld eines HEMLHOLTZ-Spulenpaares
dessen Flussdichte B im Inneren 2,0 mT beträgt.
o Beschreibe die Induktionsspannung, die erreicht
wird, wenn man die Induktionsspule nacheinander in
x-, y- & z-Richtung verschiebt bzw. um die x-, y- &
z-Achse gleichmäßig dreht?
o Wie ändert sich die Induktionsspannung, wenn man
gleichzeitig Länge, Windungszahl und Drehzahl der
Induktionsspule verdoppelt?
o Berechne die Induktionsspannung, wenn im
dargestellten Fall der Strom der Feldspulen beim
Ausschalten in einer ¼ Sekunde auf null fällt.