Übungen zur Physik II WS 2010/11

DP Stefan Krause
Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Professur Optische Spektroskopie
und Molekülphysik
Übungen zur Physik II
WS 2010/11
Übung 11
- elektrisches Feld und elektrisches Potential 1.
Ein aus der Ruhe startendes Elektron (m0 = 9.109 · 10-31 kg, e = 1.602 · 10-19 C) wird durch
ein homogenes elektrisches Feld mit dem Betrag E = 8 · 104 N/C und einer Ausdehnung
∆x = 5 cm beschleunigt.
a) Welche Geschwindigkeit hat das Elektron, nachdem es das elektrische Feld verlassen hat.
b) Wie groß ist die Differenz des elektrischen Potentials (Spannung)?
c) Welche kinetische Energie hat das Elektron nach dem Passieren des elektrischen Feldes?
2.
Zwei Punktladungen befinden sich in Luft in 10 cm Entfernung. Bei welchem Abstand
haben die Punktladungen die gleiche Wechselwirkung, wenn sie sich in Öl mit einer
Dielektrizitätszahl εr = 5 befinden?
3.
Drei Punktladungen befinden sich auf der x-Achse: q1 = - 6 µC bei x1 = -3 m, q2 = 4µC im
Koordinatenursprung und q3 = -6 µC bei x3 = 3 m. Berechnen Sie die auf q1 wirkende Kraft!
4.
Zwei Punktladungen Q1 = 60 nC und Q2 befinden sich auf der x-Achse bei x1=0 cm bzw.
x2 = 3 cm. Eine dritte Punktladung Q3 = 50 nC hat von den Ladungen Q1 und Q2 den
gleichen Abstand r = 2.5 cm.
a) Geben Sie den Ortsvektor für die Ladung Q3 an!
a) Wie groß ist die Kraft auf Q3, wenn Q1 = - Q2 ist?
b) Wie groß ist die auf die Ladung Q3 wirkende Kraft, wenn Q1 = Q2?
5.
Das elektrische Potential an einem Ort im Raum sei durch
2
2
2
U  x , y , z = 2 V /m ⋅x 1 V /m ⋅y⋅z
gegeben. Bestimmen Sie die elektrische Feldstärke am Punkt x = 2 m, y = 1 m, z = 2 m!
6.
Eine Kugel mit bekannter Ladung q und unbekannter Masse m sei anfänglich in Ruhe. Sie
fällt aus einer Höhe h frei in einem homogenen elektrischen Feld der Feldstärke E, das
senkrecht nach unten gerichtet ist und trifft mit der Geschwindigkeit v=2  gh auf dem
Erdboden auf. Ermitteln Sie eine Gleichung für m in Abhängigkeit von E, g und h.