Lösungen Arbeitsblatt Nr.11 Bestimmen Sie die Einheit der

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Lösungen Arbeitsblatt Nr.11
1. Bestimmen Sie die Einheit der elektrischen Feldstärke.
F 
N
Einheit E      1
C
q
2. Bei einem Experiment zur Bestimmung der elektrischen Feldstärke wurde folgende
Messdaten aufgenommen:
- Abstand der Kondensatorplatten d
=
7,0 cm
- Spannung an den Platten
U
=
7,0 kV
- Gewichtskraft der Probeladung
FG
=
0,5 * 10-2 N
- Probeladung
q
=
1,5 * 10-9 C
- Fadenlänge
l
=
2,0 m
- Auslenkung
s
=
6,0 cm
Berechnen Sie den Betrag der elektrischen Feldstärke.
d = 7,0 cm ; U = 7,0 kV ; FG = 0,5 * 10-2 N ; q = 1,5 * 10-9 C ; l = 2,0 m ;
m
s = 6,0 cm ; g = 9,81 2
s
ges.:
E;m
Fel
s
Fg
s
Fel
Lösung:
; Fel  * Fg Fg  m * g  ; m 
; E


g

Fg
q
geg.:
0,5 * 10 2 N
m
m
9,81 2
s
Fel 
E
6 *10 2 m
* 5,1 *10 4 N
2m
1,5 *104 N
1,5 *109 C
m = 5,1 * 10-4 Kg
Fel = 1,5 * 10-4 N
E  1 *10 5
N
C
3. Welche Kraft erfährt eine Ladung von +10-8 C bzw. –10-8 C in einem Feld von 104
geg.:
E = 1 * 10-4
ges.:
Fel
Lösung: E 
N
; q = 1 * 10-8 C
C
Fel
; Fel = E *q
q
Fel  1 * 10 4
N
* 10  8 C
C
Fel = 1 * 10-4 N
4. Die Ladung q1 = 10-9 C erfährt in einem Feld die Kraft F1 = 1 * 10-2 N,
N
?
C
die Ladung q2 = 3 * 10-9 C in einem anderen die Kraft F2 = 2 * 10-4 N.
Welches Feld ist stärker?
geg.:
q1 = 10-9 C ; F1 = 1 * 10-2 N ; q2 = 3 * 10-9 C ; F2 = 2 * 10-4 N
ges.:
E1 ; E2
Fel
Lösung: E 
q
N
1 *10 2 N
E1  1 * 10 7
E1 
9
C
1 *10 C
2 *10 4 N
3 *10 9 C
Das Feld E1 ist stärker.
E2 
E2 
2
N
*10 5
3
C
5. Welchen Ausschlag s erfährt ein Kügelchen der Masse 0,40 g, das am Faden der Länge
N
1,0 m hängt, wenn es die Ladung q = 5 * 10-9 C im Feld der Stärke 7,0 * 104
trägt?
C
N
m
geg.:
m = 4 * 10-4 kg ; E = 7 * 104
; q = 5 * 10-9 C ; l = 1,0 m ; g = 9,81 2
C
s
ges.:
s
s
Fel
Lösung:
; Fel  E * q ; Fg  m * g


Fg
N
7 *10 4 * 5 *10  4 C *1m
E * g *l
C
s
s
m
m* g
0,4 *10 3 kg * 9,81 2
s
s = 8,9 * 10-2 m
6. Das Kügelchen aus Aufgabe 5 pendelt in 1 s zwischen den Platten viermal hin und her.
Welche mittlere Stromstärke zeigt ein Messverstärker in der Kondensatorzuleitung?
geg.:
t = 1 s ; n = 8 ; q = 5 * 10-9 C
ges.:
I
n*q
8 * 5 *10 9 As
Lösung:  

t
1s
I = 4 * 10-8 A
7. Das Kügelchen aus Aufgabe 5 wird im homogenen Feld um 5,0 cm ausgelenkt. Hat es
eine Platte berührt, so pendelt es dreimal in 1,0 s hin und her. Dabei beträgt die mittlere
Stromstärke 2,0 * 10-9 A.
Wie groß ist die transportierte Ladung, wie groß ist die elektrische Feldstärke?
geg.:
t = 1 s ; n = 8 ; q = 5 * 10-9 C
ges.:
q ; Fel
n*q
 *t
Lösung:  
; q
; Fel  E * q
t
n
1
2 * 10 11 A * 1s
q  *10 11 C
q
3
6
N 1
Fel  7 * 10 4
* * 10 11 C
Fel  2,33 *10 5 N
C 3
Januar 2001 – Andres Patrick