1. Stegreifaufgabe aus der Physik Lösungshinweise

1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
Klasse 9ab(WsW)
MSG Würzburg
Schuljahr 2009/2010
1. Stegreifaufgabe aus der Physik Lösungshinweise
Gruppe A
Aufgabe 1
(a) Das Feld einer negativen Punktladung ist radialsymmetrisch:
(2 Punkte)
(b) Das Feldlinienbild der beiden Ladungen sieht folgendermaÿen aus (siehe Informationsblatt elektrisches Feld!)
1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
Klasse 9ab(WsW)
MSG Würzburg
Schuljahr 2009/2010
(3 Punkte)
Aufgabe 2
(a) Die Feldlinien geben die Richtung der Kraft (auf eine positive
Ladung) an. Da die Kraft(richtung) eindeutig ist, kann es keine Verzweigungspunkte der Feldlinien geben (an diesen Punkten gäbe es nämlich keine
eindeutige Kraft mehr!)
(2 Punkte)
(b) Weitere Eigenschaften elektrischer Feldlinien:
•
Sie beginnen in positiven Ladungen (Quellen ) und enden in negativen
Ladungen (Senken ).
•
Sie enden senkrecht auf Leiteroberächen.
1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
•
MSG Würzburg
Klasse 9ab(WsW)
Schuljahr 2009/2010
Die Dichte (Anzahl der Linien pro Fläche) ist ein Maÿ für die Stärke
des elektrischen Feldes.
(3 Punkte)
(c) Peters Behauptung ist falsch. Nur wenn Kraft und Momentangeschwindigkeit
der Probeladung stets die gleiche Richtung haben bewegt die Probeladung
sich immer längs der Feldlinien (das ist zum Beispiel im radialsymmetrischen
Feld einer Punktladung oder im Plattenkondensator der Fall). Die Feldlinie
gibt zwar die Kraftrichtung an, das ist aber (wenn die Momentangeschwindigkeit nicht in die gleich Richtung zeigt) dann nicht unbedingt die Bewegungsrichtung des Teilchens.
(Im Feld zweier Ladungen zum Beispiel bewegt sich die Probeladung nicht
längs der Feldlinien, denn Kraftrichtung und Geschwindigkeitsrichtung liegen
nur beim Start parallel)
(3 Punkte)
Aufgabe 3
(a) Die Ladung eines Körpers gibt immer den Elektronenüberschuss
oder Elektronenmangel an, also muss die Ladung ein ganzzahliges Vielfaches
der Ladung eines Elektrons sein (weil Ladung immer durch die Verschiebung/Wanderung von Elektronen entsteht). Und die Ladung eines Elektrons
ist die kleinstmögliche Ladung, die Elementarladung:
e = 1, 60 · 10−19 C.
(3 Punkte)
(b) Die Stromstärke
I
U = 230 V durch
U · I , nach I :
ergibt sich aus der Leistung
Auösen der Formel für die
I=
P = 520 W und der Spannung
Berechnung der Leistung P =
530 W
≈ 2, 26 A.
230 V
(3 Punkte)
1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
Klasse 9ab(WsW)
MSG Würzburg
Schuljahr 2009/2010
Gruppe B
Aufgabe 1
(a) Das Feld einer positiven Punktladung ist radialsymmetrisch:
(2 Punkte)
(b) Das Feldlinienbild der beiden Ladungen sieht folgendermaÿen aus (siehe Informationsblatt elektrisches Feld!)
1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
Klasse 9ab(WsW)
MSG Würzburg
Schuljahr 2009/2010
(3 Punkte)
Aufgabe 2
(a) Die Feldlinien geben die Richtung der Kraft (auf eine positive
Ladung) an. Da die Kraft(richtung) eindeutig ist, kann es keine Verzweigungspunkte der Feldlinien geben (an diesen Punkten gäbe es nämlich keine
eindeutige Kraft mehr!)
(2 Punkte)
(b) Weitere Eigenschaften elektrischer Feldlinien:
•
Sie beginnen in positiven Ladungen (Quellen ) und enden in negativen
Ladungen (Senken ).
•
Sie enden senkrecht auf Leiteroberächen.
1. Extemporale
(v0.01 21.10.09)
•
MSG Würzburg
Klasse 9ab(WsW)
Schuljahr 2009/2010
Die Dichte (Anzahl der Linien pro Fläche) ist ein Maÿ für die Stärke
des elektrischen Feldes.
(3 Punkte)
(c) Peters Behauptung ist falsch. Nur wenn Kraft und Momentangeschwindigkeit
der Probeladung stets die gleiche Richtung haben bewegt die Probeladung
sich immer längs der Feldlinien (das ist zum Beispiel im radialsymmetrischen
Feld einer Punktladung oder im Plattenkondensator der Fall). Die Feldlinie
gibt zwar die Kraftrichtung an, das ist aber (wenn die Momentangeschwindigkeit nicht in die gleich Richtung zeigt) dann nicht unbedingt die Bewegungsrichtung des Teilchens.
(Im Feld zweier Ladungen zum Beispiel bewegt sich die Probeladung nicht
längs der Feldlinien, denn Kraftrichtung und Geschwindigkeitsrichtung liegen
nur beim Start parallel)
(3 Punkte)
Aufgabe 3
(a) Die Ladung eines Körpers gibt immer den Elektronenüberschuss
oder Elektronenmangel an, also muss die Ladung ein ganzzahliges Vielfaches
der Ladung eines Elektrons sein (weil Ladung immer durch die Verschiebung/Wanderung von Elektronen entsteht). Und die Ladung eines Elektrons
ist die kleinstmögliche Ladung, die Elementarladung:
e = 1, 60 · 10−19 C.
(3 Punkte)
(b) Die Stromstärke
I
U = 230 V durch
U · I , nach I :
ergibt sich aus der Leistung
Auösen der Formel für die
I=
P = 520 W und der Spannung
Berechnung der Leistung P =
500 W
≈ 2, 17 A.
230 V
(3 Punkte)
1. Extemporale
Klasse 9ab(WsW)
(v0.01 21.10.09)
Punkteschlüssel:
Punkte
Note
16,519
1
13,516
2
10,513
3
810
4
47,5
5
03,5
6
MSG Würzburg
Schuljahr 2009/2010