Leistungskurs Physik 12/1

Grundkurs Physik 13/1
Aufgabensammlung zur Ladungsquantelung
26.08.2010
Aufgabe 1
Zwischen die horizontal liegenden Platten eines MILLIKAN-Kondensators, dessen
Plattenabstand d = 6,4 mm beträgt, werden Öltröpfchen mit dem Radius r = 1,5 10-3
m gebracht. Welche Ladung tragen die Tröpfchen, wenn sie bei der Spannung U =
1250 V zwischen den Platten in dem vertikal gerichteten Feld gerade schweben ? Der
Auftrieb in Luft ist für das Öltröpfchen zu vernachlässigen. Die Dichte des
verwendeten Öls ist  = 0,9 g/ cm3.
Aufgabe 2:
Im homogenen elektrischen Feld eines MILLIKAN-Kondensators mit dem
Plattenabstand d = 8 mm wird ein Öltröpfchen mit der Masse m = 2,3 10-14 kg bei der
Kondensatorspannung U = 5640 V zum Schweben gebracht. Wie viele
Elementarladungen (e = 1,6 10-9 C) befinden sich auf dem Tröpfchen ?
Aufgabe 3:
Ein Öltröpfchen mit dem Durchmesser 2r = 4 10-3 mm trägt 5 Elementarladungen und
befindet sich in dem vertikalen, homogenen Feld eines Plattenkondensators mit dem
Abstand d = 1 cm.
a) Wie groß muss die Spannung zwischen den Platten einreguliert werden, damit
das Tröpfchen im homogenen Feld schwebt ?
b) Wie muss man die Spannung verändern, wenn das Tröpfchen eine weitere
Elementarladung aufnimmt und erneut zum Schweben gebracht werden soll ?
Die Dichte des verwendeten Öls ist 0,9 g/cm3.
Aufgabe 4:
a) Welche elektrische Kraft Fel wirkt auf eine Watteflocke mit der Ladung
Q=
3 10-10 C im Feld eines geladenen Plattenkondensators mit dem Plattenabstand
d = 5 cm, wenn die Platten an eine Spannungsquelle mit der Spannung
U=
6 kV angeschlossen sind ?
b) Wie viel Prozent der Gewichtskraft FG auf die Watteflocke beträgt die elektrische
Kraft Fel, wenn die Watteflocke die Masse m = 0,01 g besitzt ?
Aufgabe 5:
Aus einer Elektronenkanone K werden Elektronen durch ein Magnetfeld geschossen,
die Beschleunigungsspannung beträgt U = 3 kV. Die Elektronen durchlaufen eine l1 =
4 cm breite Zone, in der ein homogenes Magnetfeld mit der Flussdichte B = 1,25 10-3
T herrscht. Der magnetische Feldvektor weist in der Abbildung in die Papierebene
hinein. Hinter der vom Magnetfeld durchsetzten Zone durchlaufen die Elektronen eine
l2 = 20 cm breite feldfreie Zone, danach treffen sie auf einem Schirm S auf.
a) Es soll berechnet werden, um welches Stück s der Auftreffpunkt der
Elektronen gegen denjenigen Punkt verschoben ist, den sie auf dem Schirm
ohne eine magnetische Ablenkung erreichen würden.
b) Es ist zu zeigen, dass die Ablenkung s für kleine Winkel  zur magnetischen
Flussdichte B proportional ist
(e = 1,6 10-19 C, me = 9,11 10-31 kg.