Technische Informatik I (Prof. Dr. A. Zell)

Fakultät für Informatik
Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik
Abteilung Rechnerarchitektur
Technische Informatik I (Prof. Dr. A. Zell)
Übungsblatt 1, WS2004/2005
Besprechung: KW 45
Aufgabe 1 Elektrisches Feld (3 Punkte)
Skizzieren Sie den Verlauf der elektrischen Feldlinien zweier positiver Ladungen (Überlagerung) deren
Mittelpunkte 6 cm voneinander entfernt sind. Skizzieren Sie die Einzelfeldstärken und die resultierende
Gesamtfeldstärke an den Punkten, die von beiden Ladungen den gleichen Abstand von 5 cm haben.
Die Ladungen sind kreisförmig mit Durchmesser d = 1 cm
Aufgabe 2 Radiales elektrisches Feld (6 Punkte)
Gegeben ist eine Punktladung bestehend aus 1010 Elektronen.
(a) Bestimmen Sie die Feldstärke E in einem Punkt P in der Entfernung r1 = 1.5 m nach Betrag
und Richtung (εr = 1).
(b) Berechnen Sie die Kraft F auf eine punktförmige Probeladung q = 1.5 · 10−9 C im selben Punkt.
(c) Bestimmen Sie die Arbeit, die aufzuwenden ist, wenn die Probeladung zu einem Punkt in der
Entfernung r2 = 2.3 m gebracht wird.
(d) Wie groß ist die dabei auftretende Potentialdifferenz?
Achten Sie auf die Maßeinheiten!
Aufgabe 3 Superposition von Feldstärken (6 Punkte)
Gegeben ist ein elektrischer Dipol bestehend
aus 2 punktförmigen Ladungen +Q und
−Q entsprechend der Abbildung. Wie groß
ist die elektrische Feldstärke E als Funktion
von Q, x und l im Punkt P ? Geben Sie in
einer Skizze die Richtung von E an. (Hinweis: verwenden Sie vektorielle Addition)
+Q
l/2
x
l
-Q
P
Aufgabe 4 Gewitter (5 Punkte)
Eine Gewitterwolke ist 2km lang, 2km breit und die Wolkenunterkante liegt 500m von der Erde entfernt.
V
und die Dauer eines Blitzes ist 1ms. Berechnen
Die Durchschlagsfeldstärke der Luft beträgt ca. 106 m
Sie
(a) Die Spannung des Blitzes.
(b) Die Ladung der Wolke.
(c) Den mittleren Blitzstrom.
(d) Die Leistung des Blitzes.