1. Übungsblatt

Einführung in die Physik II für Studierende im Nebenfach (Biologie, Chemie u.a.) und L3
SS08
1. Übungsblatt
Achtung!
Strukturieren Sie den Lösungsweg der Aufgaben entsprechend der drei Schritte
(i) Ansatz
(ii) Rechnung
(iii) Ergebnis
1.1 Coulomb-Gesetz (1)
Zwei als Massenpunkte zu betrachtende Körper mit den Massen m1 und m2 tragen die
positiven Ladungen Q1 und Q2. Die beiden Kugeln ziehen sich mit der Gravitationskraft an
und stoßen sich mit der elektrischen Kraft ab. Berechnen Sie zunächst allgemein den
Quotienten aus elektrischer Kraft und der Gravitationskraft! Wie groß ist der Quotient für den
Spezialfall: m1 = m2 = 1 g und Q1 = Q2 = 10-12 C?
1.2 Coulomb-Gesetz (2)
Nach dem Bohr-Atommodell des Wasserstoffatoms umkreist ein negatives Elektron den
Atomkern, der aus einem positiven Proton besteht. Elektron und Proton tragen die
Elementarladung e = 1,6 ⋅ 10-19 C. Der Radius der Elektronenbahn ist r = 0,53 ⋅ 10-10 m.
a) Berechnen Sie die elektrische Kraft zwischen Proton und Elektron!
b) Wie groß wäre die Geschwindigkeit des Elektrons, wenn man die Ruhemasse
m = 9,11 ⋅ 10-31 kg in die Rechnung einsetzt?
1.3 Elektrisches Feld (1)
Zwei Kondensatorplatten von je A = 0,25 m2 Fläche stehen sich im Abstand d = 0,2 mm
gegenüber. Man legt an die Platten die Spannung U = 200 V.
a) Wie groß ist die elektrische Feldstärke des homogenen Feldes?
b) Wie groß ist die Ladung auf jeder Platte?
c) Mit welcher Kraft ziehen sich die Platten an?
1.4. Elektrisches Feld (2)
Eine rechteckige Metallplatte B ist über einen zu Beginn geschlossenen Schalter geerdet. Eine
positive Ladung + q wird aus dem Unendlichen in die Nähe der Platte herangeführt, danach
wird der Schalter geöffnet und die Ladung wieder entfernt.
Wie sieht hinterher der Ladungszustand der Metallplatte aus?
a)
Ist sie positiv geladen?
b)
Ist sie ungeladen?
c)
Ist sie negativ geladen?
d)
Kann der Ladungszustand irgendwie von einer
Ladung abhängig sein, die sich auf der Platte B
befand, bevor die Ladung + q herangeführt wurde?
http://www.pi.physik.uni-frankfurt.de/veranstaltungen/UebungEinfuehrungPhysikNF/