Übungen zur Physik I WS 2010/11

DP Stefan Krause
Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Professur Optische Spektroskopie
und Molekülphysik
Übungen zur Physik I
WS 2010/11
Übung 13
- elektrisches Feld, Spannung und Kapazität 1. Zwei kleine Kugeln, die die gleiche Masse m = 1 g haben, hängen an (masselosen) Fäden
der Länge l = 0.3 m. Beide tragen die gleiche Ladung Q. Infolge der Abstoßung haben ihre
Mittelpunkte den Abstand d = 1 cm. Berechnen Sie die Ladung Q!
2. Ein Kondensator wird an Luft mit einer Spannung von 80 V geladen und von der
Spannungsquelle getrennt. Anschließend wird er mit einem Öl mit r = 2.1 gefüllt. Wie
ändern sich Ladung und Spannung? Wie verhalten sich Ladung und Spannung, wenn der
Kondensator beim Einfüllen des Öles noch an der Spannungsquelle angeschlossen ist?
3. Ein Plattenkondensator hat eine Kapazität von 2 F und einen Plattenabstand von
1.6 mm. An Luft kommt es bei einem maximalen elektrischen Feld von Emax = 3 MV/m
einen Durchschlag. Wie groß kann die maximale Spannung zwischen den Platten sein, und
welche Ladung ist bei dieser Spannung gespeichert?
4. Ein luftgefüllter Plattenkondensator soll eine Kapazität von 1 F aufweisen und auf
maximal 1000 V geladen werden können, ohne dass ein Durchschlag auftritt (siehe Aufg.
3). Wie groß muss der Abstand zwischen den Platten und der Flächeninhalt der Platten
mindestens sein?
5. Zwei Plattenkondensatoren mit den Kapazitäten C1 und C2 werden in Reihe geschaltet.
Zeigen Sie, dass die Gesamtkapazität
beträgt. Berechnen Sie die
Gesamtkapazität einer Parallelschaltung dieser Kondensatoren!