Elementare Einführung in die Physik II – SS 2013 – ¨Ubungsblatt 1

Prof. Dr. Jürgen Eschner
Bau E26 Zi. 3.02
T +49 (681) 302 58016
v +49 (681) 302 58018
k [email protected]
Elementare Einführung in die Physik II
– SS 2013 –
Übungsblatt 1
Aufgabe 1: Zwei Ionen in einer Falle
Nachfolgende Abbildung zeigt eine Aufnahme von zwei gespeicherten Calcium-Ionen innerhalb einer
Ionenfalle.
Diese einfach positiv geladenen
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Ca+ -Ionen haben einen mittleren Abstand von r = 5 µm.
a) Berechnen Sie die Coulomb Kraft zwischen diesen beiden Ionen. Wirkt diese anziehend oder
abstoßend?
b) Wie groß ist die Gravitationskraft der beiden Massen?
c) Berechnen Sie das Verhältnis der beiden Kräfte. Was lässt sich darüber aussagen?
Aufgabe 2: Elektrische Feldlinien Teil I
Zeichnen Sie zu den vorgegebenen Ladungsverteilungen die elektrischen Feldlinien.
a)
b)
c)
Aufgabe 3: Elektrisches Feld einer Linienladung
Eine homogene Linienladung mit der linearen Ladungsdichte λ=4,5
cm bis x = +2,5 cm.
nC
m
erstrecke sich von x = -2,5
a) Bestimmen Sie die Gesamtladung.
b) Leiten Sie das elektrische Feld entlang der y-Achse her.
c) Bestimmen Sie die Größe des Feldes bei y = 4 cm und y = 4,5 m.
d) Bestimmen Sie das elektrische Feld bei y = 4,5 m, wobei Sie die Ladung als Punktladung im
Ursprung ansehen und vergleichen Sie dieses Ergebnis mit dem aus Teil c).
Aufgabe 4: Elektrische Feldlinien Teil II
~ Die
Gegeben seien folgende Ladungsverteilungen innerhalb eines homogenen elektrischen Feldes E.
Ladungen haben in allen drei Fällen den Abstand l und ihren Schwerpunkt bei 2l . Sie seien starr
verbunden.
a)
b)
c)
q
q
-q
q
-q
-q
a) Was lässt sich über die Kraft auf das System in den drei Fällen aussagen?
b) Berechnen Sie für die drei Fälle das Drehmoment bezüglich des Schwerpunkts.
web: http://www.uni-saarland.de/lehrstuhl/eschner/lehre/ss2013/eep2.html