Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld © 2004 Orell Füssli Verlag AG 6.1 Elektrisches Feld Ladung, Feld und Influenz 1 a) Der Körper enthält insgesamt gleich viele positive und negative Ladungen. b) Die eine Ladungssorte ist im Überschuss vorhanden. c) Mangel, respektive Überschuss von Elektronen 2 a) Reibungselektrizität zum Beispiel beim Ausziehen eines Pullovers oder beim Aussteigen aus einem Auto b) Elektrostatische Anziehung und Abstossung 3 Der Kamm ist leitend und nimmt die überschüssigen Elektronen der geladenen Haare auf. Die Elektronen auf den Haaren können sich nicht bewegen. Wenn der Kamm das Haar berührt, werden überschüssige Elektronen abtransportiert und das Haar wird neutralisiert. Sind die Haare positiv geladen, gibt der Kamm Elektronen ab und neutralisiert die Haare ebenfalls. Die Ladung kann vom Kamm über die Hand in die Erde abfliessen. 4 5 Bild 1: Rechte Ladung negativ, gleicher Betrag wie linke Ladung Bild 2: Rechte Ladung negativ, Betrag kleiner als bei der linken Ladung Bild 3: Rechte Ladung positiv, gleicher Betrag wie linke Ladung Bild 4: Rechte Ladung positiv, Betrag kleiner als bei der linken Ladung 6 a) Die Elektronen des Elektroskops verschieben sich zum positiv geladenen Glasstab hin. Der Unterteil mit den Streifen lädt sich positiv auf, der Teller negativ. b) Ihr Finger wird im Feld des positiv geladenen Stabes stark influenziert. Dadurch bringen Sie zusätzliche Elektronen auf den Teller. Diese verteilen sich beim Weggehen auf das ganze Elektroskop. Der untere Teil wird dadurch neutralisiert. Der Ausschlag geht zurück. 1 Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld 2 © 2004 Orell Füssli Verlag AG c) Nehmen Sie den Glasstab weg, verteilen sich die Elektronen auf dem Teller wieder über das ganze Elektroskop. Es erfolgt ein erneuter Ausschlag. 7 a) Die negative Ladung wird in den Teller verschoben, der Ausschlag geht zurück. b) Der untere Teil des Elektroskops bekommt zusätzliche negative Ladung. Der Ausschlag wächst. 8 Influenz bleibt nur so lange erhalten, wie sich die Platten im Feld befinden. Ausserhalb des Feldes sind die sich berührenden Platten wieder neutral, so dass das Elektroskop keinen Ausschlag anzeigen kann. Anders ist es, wenn die Platten im Feld getrennt werden. Die eine Platte wurde positiv, die andere negativ influenziert. Diese Ladungstrennung kann beim Herausnehmen nicht mehr rückgängig gemacht werden, da sich die Platten nicht mehr berühren. Am Elektroskop zeigt sich zudem, dass die Platten gleich stark geladen sind. Die Ladung wurde nur getrennt, es floss keine Ladung ab und keine Ladung hinzu (Ladungserhaltung). Coulombgesetz 9 b) Q2 = – 5.31·10–8 C d) Q2 = – 9.16·10–8 C f) FC = 6.31 mN; anziehend a) FC = 2.30 mN; abstossend c) r12 = 6.66 cm; anziehend e) r12 = 9.17 mm; abstossend 10 a) Q 4 0 r 2 FC ; 4.48·10–7 C 2 r b) FC FC ; r 0.784 N; 3.14 N 2 r 1 1 c) FC FC ; r 4 2 32.0 mN 11 a) Seiden...: Seide ist ein guter Isolator. Die Ladung kann nicht abfliessen. frei aufgehängt: Es wirken zunächst keine anderen Kräfte als die Gewichtskraft und die Fadenkraft. oberflächenleitendes: Die Ladung kann sich auf einer leitenden Oberfläche gleichmässig verteilen. So liegt der Ladungsschwerpunkt in der Mitte. Das Coulombgesetz ist streng genommen nur für Punktladungen und radialsymmetrisch geladene Kugeln gültig. 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 3 © 2004 Orell Füssli Verlag AG Anfangs...: Wenn sich das Holundermark-Kügelchen schon von der geladenen Kugel wegbewegt hat, wirkt eine andere Kraft und somit auch eine andere Beschleunigung. feststehende: Die geladene Kugel soll sich nicht bewegen. So ist die Situation für den betrachteten Augenblick statisch. auf gleicher Höhe befindliche: Die Kraft auf das Holundermark-Kügelchen soll senkrecht zum Faden wirken. So ist die resultierende Kraft gleich der Coulombkraft. in vernachlässigbarer Zeit: Während des Aufladens der Kugel nimmt die Kraft auf das Holundermark-Kügelchen zu. Es soll aber mit der Kraft gerechnet werden, die bei der endgültigen Ladung der Kugel wirkt. b) Es geht um zwei Kugeln. Beide sind zu einem bestimmten Zeitpunkt geladen und befinden sich in Ruhe. Die Kugeln stossen sich ab. Da sich nur eine bewegen kann, wird auch nur eine beschleunigt. Die Beschleunigung wird nur durch die Coulombkraft bewirkt. Die Coulombkraft kann aus den Angaben sofort berechnet werden. Die Beschleunigung erhält man, indem man die Coulombkraft durch die Masse der beweglichen Kugel teilt. c) a FC QQ 1 1 22 = 0.60 m/s2 m 4 0 mr 12 a) Das Styroporkügelchen wird bei der Berührung gleichnamig aufgeladen wie der Bandgenerator. b) Die Ladung des Bandgenerators ist viel grösser als die Ladung des Kügelchens. 1 Q1Q2 mar 2 ; c) FC Q 4 4.8·10–9 C ma 2 0 2 4 0 r Q1 13 F r Näherung: C ; FG 2l r 3 mg 4 0 dann ergibt sich Q ; 2l 14 a) FC 1 e2 ; 4 0 r12 b) FG G c) v m p me ; r12 F C r1 ; me 8.2·10–8 N FC = 2.3·1039 FG 3.6·10–47 N; 2.2·106 m/s; f v 2 r ; 6.6·1015 Hz 2.3 108 C Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld © 2004 Orell Füssli Verlag AG 15 a) FC 1 e2 ; 4 0 r 2 b) FG G 58 N (abstossend) m2P ; 4.7·10–35 N (anziehend) 2 r c) FG : FC ; 1 : 1.2·1036 1. Die Gravitationskraft ist verschwindend klein gegenüber der Coulombkraft. 2. Es muss eine weitere anziehende Kraft geben. 16 h 1 4 0 e2 ; 12 cm mP g 17 a) Anzahl Teilchen in einem 1 cm3 grossen Kristall: a3 N 2 N A ; 4.6 1022 Ionen M Na M Cl a Abstand zwischen benachbarten Ionen: d 3 ; 2.8 1010 m N 2 1 e b) F ; 2.9 109 N 2 4 0 d c) Ftot F N 2 / 3 ; 3.8 106 N d) Zwischen den weiter entfernten Ionen treten auch abstossende Kräfte auf. e) Verschiebung eines Kristallteils um eine Strecke in der Grössenordnung des Ionenabstandes führt zu einer starken abstossenden Wirkung. 4 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 5 © 2004 Orell Füssli Verlag AG Potenzial und Spannung 18 a) U ; 1.5 V; 4.5 V; 9.0 V b) 1.5 V; 4.5 V; 6.0 V; 7.5 V; 9.0 V; 13.5 V 19 a) φ in V φ in V Zwei Widerstände Schiebewiderstand 2 2 0 5 x in cm 0 5 x in cm b) Beim Schiebewiderstand nimmt das Potenzial linear mit dem Abstand ab. Bei zwei Widerständen in Serie nimmt das Potenzial bei beiden Widerständen ebenfalls linear mit dem Abstand ab. Die verschiedene Steigung für die beiden Widerstände zeigt, dass die beiden Drähte unterschiedliche Eigenschaften haben. Zwischen den beiden Widerständen ändert sich das Potenzial nicht, da der Widerstand des Verbindungsdrahtes vernachlässigbar ist. 20 Die Spannung an der Kuh ist wegen des grösseren Schrittabstandes viel grösser: U k k 270 V mit Schrittabstand dKuh ≈ 1.25 m; dBauer ≈ 0.25 m; r rd U ≈ 56 V (Der Bauer ist ausserdem auch besser isoliert.) 21 a) φ in MV bezüglich Erdboden bezüglich Flugzeug 100 0 200 h in m b) U Ed ; 600 MV 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6 © 2004 Orell Füssli Verlag AG c) Die Spannung zwischen der geerdeten Turmspitze und der Wolkenschicht ist gleich gross wie zwischen der Wolkenschicht und dem Erdboden. Die Feldstärke ist wegen des Spitzeneffektes grösser. Bei einer Entladung schlägt der Blitz eher im Turm ein. d) UMädchen = 0 V, da Kopf und Füsse leitend verbunden, UVögel = 750 kV 22 F N F G a) Aus der Abbildung wird deutlich, dass auf das Wasserteilchen eine zur Wasseroberfläche parallele Kraft einwirkt. Wird das Teilchen entlang der Oberfläche verschoben, wird an ihm Arbeit verrichtet. Die Wasseroberfläche kann also nicht eine Äquipotenzialfläche darstellen. b) Damit die Kraftkomponente in Richtung der Wasseroberfläche verschwindet, muss die Gewichtskraft senkrecht zu dieser stehen. Allgemein ausgedrückt: Die Äquipotenzialfläche muss stets senkrecht zu den Feldlinien stehen. 23 + 1 – + 2 – + + 3 24 Alle weisen denselben Abstand von 3.3 mm auf. + 4 + Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld © 2004 Orell Füssli Verlag AG Beschleunigung im elektrischen Feld 25 a) Ekin Eel , 1 mv 2 QU v 2 e U ; 1.0·108 m/s me 2 b) Ergebnis v = 325'000 km/s ist nicht möglich, da v > c; relativistische Rechnung nötig. c) 7.6·106 m/s 26 a) 2 s 1 eE l 2 ; 7.0 mm 2 me v m b) U 1 e v 2 ; 280 V 2 e 27 mg ; 6.2·10–19 C E b) Das richtige Ergebnis ist Q 4 e 6.4 1019 C , Abweichung rund 3 %. a) Q 28 a) Die beiden Stahlkugeln und das Neutron werden nur durch das Gravitationsfeld beschleunigt, da sie elektrisch neutral sind. Das Proton und das Elektron werden praktisch nur durch das elektrische Feld beschleunigt, da dieses auf die beiden Körper eine viel grössere Wirkung hat als das Gravitationsfeld. b) Die beiden Stahlkugeln und das Neutron beginnen einen freien Fall mit g = 9.81 m/s2. Das Proton wird nach unten, das Elektron nach oben beschleunigt. Ihre Beschleunigung ist viel grösser als die Fallbeschleunigung, und das Elektron wird viel stärker beschleunigt als das Proton. c) Die beiden Stahlkugeln und das Neutron bewegen sich auf der gleichen Parabelbahn nach unten (horizontaler Wurf). Das Proton bewegt sich auf einer Parabelbahn nach unten. Diese Parabel ist viel stärker gekrümmt als die Wurfparabeln der Stahlkugeln und des Neutrons. Die Parabelbahn des Elektrons ist noch viel stärker gekrümmt als diejenige des Protons und nach oben gerichtet. 7 Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld © 2004 Orell Füssli Verlag AG Kondensator 29 a) Die Spannungsquelle pumpt Elektronen von der einen Platte durch die Spannungsquelle hindurch zur anderen Platte. Die Platten laden sich entgegengesetzt auf. Zwischen den Platten wird ein elektrisches Feld aufgebaut. b) C 0 A 46 pF d c) Q CU 0.33 μC Das entspricht der Ladung von 2.0 1012 Elektronen. Diese werden von der einen Platte auf die andere geschoben. U d) E 0.88 MV/m d 1 e) W QU 1.1 mJ 2 W W f) 3.4 J/m 3 V Ad 30 2 Q Qd a) C 0 r r 19.0 cm d U 0U 2 Q b) Cneu r 0 r neu Qneu Q r d 5.00 μC d neu U d neu 31 A U Cd A ; 9.0 dm2; E ; 150 kV/m 0 d d U ; 5.0 m; 160 nF; Rauigkeit der Plattenfläche b) dTheorie ED a) C 0 c) 0.33 m; 6.0 F Ad s ; 1.3 cm h d) V Ad s r 2 h d 2r 2 32 C1 d 2 a) C 2 d1 D 1 D2 2 d 2 d1 d 1 d2 2 d 1 d2 Q1 Q 2 Q C d 1 1 1 C1 C 2 Q2 C 2 d 2 E1 U / d1 d 2 E2 U / d 2 d1 b) U 8 Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld 9 © 2004 Orell Füssli Verlag AG c) W1 QU 1 U 1 W C d und C1U 1 C 2U 2 1 2 2 W 2 QU 2 U 2 W 2 C1 d 1 also speichert bei gleicher Ladung der kleinere Kondensator mehr Energie. 33 C1 : C 2 d 2 : d 1 2 : 1 Die Kapazität wird halbiert. Da die Spannung konstant bleibt, gilt U Q1 Q 2 Q1 : Q 2 2 : 1 . C1 C 2 Die Ladung wird also auch halbiert. U Aus E erhalten wir E1 : E 2 d 2 : d 1 2 : 1 . Auch die Feldstärke wird halbiert. d W1 Q1U Q1 2 : 1 . Auch die im Kondensator gespeicherte Energie wird halbiert. W 2 Q 2U Q 2 Die Energiedifferenz musste als mechanische Arbeit verrichtet werden. 34 a) C1 : C 2 d 2 : d 1 2 : 1 Die Kapazität wird halbiert. Da die Ladung konstant bleibt, gilt Q C1U 1 C 2U 2 U 1 : U 2 C 2 : C1 1 : 2 . Die Spannung wird verdoppelt. E1 U1 / d1 U1 d 2 1:1 E2 U 2 / d 2 U 2 d1 Die Feldstärke zwischen den Platten bleibt unverändert. W1 QU 1 U 1 1: 2 W 2 QU 2 U 2 Die im Kondensator gespeicherte Energie verdoppelt sich. Da sich die Platten gegenseitig anziehen, muss gegen diese Anziehung «gekämpft» werden. Dies verlangt Arbeit. b) Die im Kondensator gespeicherte Energie ist proportional zum Plattenabstand. Der W Quotient ist deshalb konstant und stellt die Kraft dar, mit der sich die Platten d gegenseitig anziehen. Q2 Q2 Q2 Q2 Aus W C U 2 1 2 d erhalten wir F W W 1 2 2C 2 0 A d 2 0 A 4 0 r d 2 Diese Formel ähnelt dem Coulomb’schen Gesetz. Dabei ist r der Radius einer als kreisförmig angenommenen Platte und nicht etwa der Abstand zwischen den Platten. Dieser spielt offensichtlich keine Rolle! Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld © 2004 Orell Füssli Verlag AG 35 C1 : C 2 1 : r 1 : 4 Die Kapazität wird 4-mal grösser. Q Q Da die Spannung konstant bleibt, gilt U 1 2 Q1 : Q 2 1 : 4 . C1 C 2 Die Ladung wird also auch 4-mal grösser. Die Spannungsquelle muss also Ladung nachpumpen! Da das Paraffin polarisiert wird, entsteht durch die Polarisation ein elektrisches Feld, das dem polarisierenden Feld entgegenwirkt. Die Gesamtfeldstärke müsste dadurch U kleiner werden. Da aber das Verhältnis E unverändert bleibt, pumpt die d Spannungsquelle so viel Ladung nach, bis die Feldstärke wieder den ursprünglichen Wert erreicht. W1 Q1U Q1 1: 4 W 2 Q 2U Q 2 Die von der Spannungsquelle zum «Nachladen» des Kondensators verrichtete Arbeit wird als elektrische Energie im Kondensator gespeichert. Man kann sie als diejenige Arbeit auffassen, die erforderlich ist, um das Dielektrikum zu polarisieren. 36 C1 : C 2 1 : r 1 : 4 Die Kapazität wird 4-mal grösser. Da die Ladung konstant bleibt, gilt Q C1U 1 C 2U 2 U 1 : U 2 C 2 : C1 4 : 1 . Die Spannung sinkt auf 1 des ursprünglichen Wertes. 4 E1 U 1 / d U 1 4 :1 E 2 U 21 / d U 2 Da das Paraffin polarisiert wird, entsteht durch die Polarisation ein elektrisches Feld, das dem polarisierenden Feld entgegenwirkt. Die Gesamtfeldstärke wird dadurch auf 1 verringert. 4 W1 QU 1 U 1 4 :1 W 2 QU 2 U 2 1 Die im Kondensator gespeicherte Energie verringert sich auf . 4 Die Energiedifferenz hat das Dielektrikum polarisiert. 37 a) C r 0 A r 0 nbc 2 r 0 bc n 2 a d a 2n Nach n aufgelöst ergibt dies n = 564 mit a = 3.8 mm, b = 7.5 mm, c = 9 mm nA = 381 cm2, d = 3.37 m 10 Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld 11 © 2004 Orell Füssli Verlag AG b) W C 2 U 1.25 mJ 2 W 4.87 kJ/m3 V c) Wählen Sie beispielsweise A = ac = 34.2 mm2, so wird n = 1113, und d bleibt 3.37 m. Die Kapazität ist dann C r 0 nac = 1.0 F. Sie bleibt also unverändert. Es spielt d also keine Rolle, wie man das «Sandwich» aufbaut. 38 a) C 0 r A Cd A ; 110 m2 0 r d b) Q CU 55 C; E 1 CU 2 150 J 2 39 Superkondensatoren: W C U 2 160 J ; V = 11 cm3; W/V = 14 MJ/m3 2 NiMH-Akkumulatoren: W QU 6.0 kJ; V = 7.2 cm3; W/V = 0.83 GJ/m3 NiMH-Akkumulatoren weisen also eine etwa 60-mal höhere Energiedichte auf. Als Vergleich: Benzin hat eine Energiedichte von 31 GJ/m3. Das ist nochmals etwa ein Faktor 40 mehr! 40 a) b) c) d) e) Ctot = 24 F, alle Kondensatoren sind auf je 36 C geladen. Ctot = 1.5 F, alle Kondensatoren sind auf je 9 C geladen. Ctot = 8 F, die 3 Kondensatoren in Serie haben je 12 C, der andere 36 C. Ctot = 6 F, alle Kondensatoren sind auf je 18 C geladen. Ctot = 4.5 F, die 3 parallelgeschalteten Kondensatoren haben je 9 C, der andere 27 C. 41 a) Kapazität Ctot «Gold Cap» C0 4 parallel 4 C0 Spannung Umax Ladung Qtot Energie Emax U0 Q0 E0 U0 4 Q0 4 E0 4 in Serie 1 4 C0 4 U0 Q0 4 E0 2 2 parallel C0 2 U0 2 Q0 4 E0 b) Bei allen drei Schaltungen kann bei der erlaubten maximalen Spannung gleich viel Energie gespeichert werden. 2 c) Viermal vier in Serie geschaltete Kondensatoren parallel: E16 1 C0U Batterie ; 200 J 2 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 12 © 2004 Orell Füssli Verlag AG 42 a) C12 C1C2 2.0 μF; C1 C2 Q1 Q2 Q 48 μC; U b) Q2 Q3 Q1 Q1 , U 2 U 3 , Q CU C3 Q ; 8.0 V; 16 V C Q1 C2 ; U 3 3.0 F 43 Ansatz Energieerhaltung: 1 C (U 22 U12 ) N 1 mv 2 2 2 C (U 22 U12 ) N m ; 0.65 t v2 44 Ausgehend aus der Energie, die im elektrischen Feld zwischen den Platten eines luftgefüllten Plattenkondensators gespeichert ist, erhalten Sie: A W C U 2 0 E 2 d 2 0 AdE 2 0 VE 2 2 2d 2 2 3 9 3 Mit V = 1 km = 10 m und E 2.5 10 6 V/m bekommt man W = 28 GJ = 7700 kWh. Pro m3 sind es bloss 28 J. 45 a) Die elektrische Feldstärke zwischen den Platten ist homogen und bleibt beim Auseinanderziehen konstant. Die Kraft auf eine Kondensatorplatte entspricht der Summe der Kräfte auf die Ladungen an der Oberfläche der Platte. Da also elektrische Feldstärke und Ladung auf den Platten konstant bleiben, tut es auch die Kraft zwischen den Platten. b) F s c) F AU 2 AE 2 Q2 Q 2 (d s ) Q 2 d Q 2 s und somit F 0 2 0 . 2 0 A 2 0 A 2 0 A 2 0 A 2d 2 0 r 2U 2 2d 2 ; 0.072 N Auf- und Entladen von Kondensatoren 46 1 a) E C (0.9 U ) 2 ; 47 J 2 b) Die Batterien können die Energie E QU 4 0.60 A 3600 s 1.5 V 13 kJ abgeben. Davon steht die Hälfte, also 6.5 kJ, zum Laden des Kondensators zur Verfügung. Die Energie pro Blitz liegt somit zwischen 6.5 J und 32 J. 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 13 © 2004 Orell Füssli Verlag AG 47 a) Q1 C1U1 2.88 mC; E1 1 C1U12 34.6 mJ 2 C1 C2 , Qtot Q1 Q2 Q1 , U 1 U 2 b) C tot Q1 C1 U 1 ; 4.80 V C tot C1 C2 Q1 C1U1 0.576 mC; Q2 C2U 2 2.30 mC 2 Q1 Q2 Q1 2.88 mC; E 1 C1 C2 U1 6.91 mJ c) Qtot 2 d) Im Widerstand wird Energie in Wärme umgewandelt. Die umgesetzte Energie ist nur vom Anfangs- und Endzustand der Kondensatoren abhängig. Der Betrag des Widerstandes spielt daher keine Rolle. Der Widerstand bestimmt nur das Tempo der Energieumsetzung. 48 U U0 e t RC t RC ln( U0 ); U min 66 d 49 a) Der Kondensator lädt sich über den Widerstand langsam auf, bis die Zündspannung der Glimmlampe erreicht ist. Sobald die Glimmlampe zündet, fliesst ein recht hoher Strom und die Spannung über dem Kondensator bricht sehr schnell auf die Löschspannung zusammen. U U0 UZ UL t1 t t2 b) Die Entladezeit wird vernachlässigt, da die Aufladezeit hier viel grösser ist U UL 1 ; 1.0 Hz t RC ln 0 f U U t Z 0 50 a) I 0 U 0 U Diode ; R 18 mA b) I U U Diode ; R 4.4 mA c) Spannung über dem Widerstand fällt von 3.3 V auf 0.8 V. t RC ln( 3.3 ) ; 0.26 · 103 s 0.8 t 6.1 Elektrisches Feld Physik anwenden und verstehen: Lösungen 14 © 2004 Orell Füssli Verlag AG 51 (Diese Lösung gilt ab der 4. Auflage 2010) Die Spannung am Kondensator nimmt exponentiell mit der Zeit ab: U (t ) U 0 e t t ; 30 F Daraus ergibt sich für die Kapazität C U0 U0 U0 R ln ln U I0 U 51 (Diese Lösung gilt bis zur 3. Auflage) a) Tangente an die Entladekurve U U1 e t RC für t 0 und R U1 I 1 RC C I1 C (U1 U2 ) Tangente t: U2 t U1 t C I1 Steigung mt b) C I t ; U1 U 2 30 F 52 a) C t ; 0.24 mF R ln 0.9 2 1 10 RI b) E0 C ; 34 J 2 9 19 CR 2 I 2 E E0 0.92 E0 162 ; 0.64 kW c) P t t t 53 1 C tot U 2 ; 430 J 2 E320 E30 b) P E ; 24 kW (während 18 ms) t U 320 RC ln U 30 a) E U1 : I1 t RC . Physik anwenden und verstehen: Lösungen 6.1 Elektrisches Feld 15 © 2004 Orell Füssli Verlag AG 54 a) Die Spannung geht von U0 = 4.0 kV auf U1 = 3.6 kV zurück. C C ln U1 U 0 1 . R t CU 0 ln U1 U 0 U I0 0 ; 4.2 A R t c) P0 I 0U 0 ; 17 kW b) Aus U1 U 0 e t RC 2E ; 0.20 mF U U 12 2 0 folgt Bildnachweis 4: Frauenfelder/Huber, Physik II (1958). Ernst Reinhard Verlag, Basel. 23: Bernhard Felder