Übungsblatt 6

Übungen zu L1 Blatt 6 Fertigen Sie immer Skizzen zur Veranschaulichung an! 40) Ein Ring mit dem Radius a hat seinen Mittelpunkt im Ursprung und trägt homogen verteilt die Gesamtladung Q. Die Ringachse liegt auf der x‐Achse. Bestimmen Sie Ex auf Punkten der x‐Achse, bei den Werten 0,2 0,5 0,7 1 2 für x/a. Verwenden Sie Ihre Ergebnisse, um Ex gegen x aufzutragen, und zwar für positive und negative Werte von x. 41) a) Wo liegen Maximum und Minimum der Feldstärke des von obigem Ring erzeugten Feldes auf der x‐Achse? b) Berechnen Sie eine Formel für die elektrische Feldstärke auf der x‐Achse! 42) Drei „Punkt“‐Ladungen Q, Q, und –Q sitzen auf den Ecken eines Dreiecks. Die Koordi‐
naten sind ( 1,0), (1,0) und (0,  ). a) Bestimmen Sie für jede Ladung die von den beiden anderen einwirkende Kraft! b) Zeichnen Sie die Feldlinien für die ganze Konfiguration! 43) In einem bestimmten Gebiet der Erdatmosphäre sei das elektrische Feld gemessen worden. Die Mess‐Ergebnisse seien:
Höhe (in Meter) Feldstärke (in N/C) 250 150 400 170 Das Feld weist in beiden Fällen zur Erde. Berechnen Sie die Raumladungsdichte unter der Annahme, sie sei in dem untersuchten Bereich homogen. 44) Zwei parallele Platten tragen gleich große, aber entgegengesetzte Oberflächenladungs‐
dichten, so dass das elektrische Feld zwischen ihnen homogen ist; die Potentialdifferenz zwischen ihnen betrage 500 V, und sie seien 10 cm voneinander entfernt. a) Wie stark ist das elektrische Feld zwischen den Platten? b) Welche Arbeit leistet das Feld, wenn es ein Elektron von der negativen zur positiven Platte bewegt? (In eV und in J) c) Wie ändert sich die potentielle Energie des Elektrons? Mit welcher kinetischen Energie und mit welcher Geschwindigkeit trifft es auf der positiven Platte auf? 45) Mit welcher Kraft stoßen einander 2 Metallkugeln von je 1 mm Radius, mit Mittelpunkts‐
abstand 3 cm, ab, wenn sie beide auf die Spannung 220 V gegen Erde geladen werden? 46) Das „nach unten“ gerichtete elektrostatische Feld der Atmosphäre hat unmittelbar an der Erdoberfläche die Feldstärke 150 N/C. Welche Gesamtladung hat die ganze Erde unterhalb der Atmosphäre?