Übungsaufgaben Physik FOS/BOS 12 Technik Feldstärke und Potenzial im Plattenkondensator 1. Zwischen den Platten eines Kondensators herrscht die Feldstärke E = 5,7 10³ N/C; der Plattenabstand beträgt d = 7,0 cm. Im Abstand x = 4,5 cm von der Kondensatorplatte wird der Potenzialnullpunkt Po in das elektrische Feld gelegt. a) Berechnen Sie die Potenziale ϕ o / - und ϕ o / + , die die negative und positive Kondensatorplatte von Po aus besitzen! (- 256,5 V ; + 142,5 V ) b) Berechnen Sie die Spannung U1 / 2 , die ein geladener Probekörper von der negativen zur positiven Kondensatorplatte durchläuft ! ( + 399 V ) c) Berechnen Sie die an der Probeladung qPr = - 3,2 10- 11C beim Transport von der negativen zur positiven Kondensatorplatte verrichtete Arbeit ! ( - 1,28 10- 8 J ) 2. An einen Plattenkondensator wird die konstante Spannung Uo gelegt und mit einem Elektrofeldmeter (EFM) die elektrische Feldstärke E in Abhängigkeit vom Plattenabstand d gemessen. Es ergeben sich folgende Wertepaare: d in 10- 2 m 0,90 2,00 3,00 4,00 6,00 -----------------------------------------------------------E in kV/m 88,9 40,0 26,7 20,0 13,3 a) Fertigen Sie eine beschriftete Schaltskizze ! b) Ermitteln Sie durch rechnerische Auswertung der Messreihe, wie E von d abhängt ! c) Stellen Sie E in Abhängigkeit von d so dar, dass sich eine Ursprungsgerade ergibt ! Maßstab: Rechtsachse : 10 m-1 1 cm Hochachse 20 kV 1 cm : d) Berechnen Sie mit Hilfe des Graphen von c) den Wert der angelegten Spannung Uo ! ( 800 V ) 3. Bei einem Versuch wird der Potenzialnullpunkt Po zwischen die Platten eines Kondensators gelegt. Der Plattenabstand beträgt d = 4,0 cm. Für die Potenziale der Kondensatorplatten von Po aus ergeben sich folgende Werte ϕ 1 = - 750 V und ϕ 2 = + 500 V. a) Stellen Sie ϕ (x) und E(x) im Bereich 0 cm ≤ x ≤ 4,0 cm graphisch dar, wobei der Koordinatenursprung auf die Platte mit dem negativen Potenzial gelegt wird. b) Ermitteln Sie graphisch die Lage xo des Potenzialnullpunkts Po ! c) Ermitteln Sie rechnerisch die Lage xo des Potenzialnullpunkts Po ! ( 2,4 cm ) d) Berechnen Sie die Arbeit W 1 / 2 , die nötig ist, um die Ladung qPr = - 2,0 nC von der positiven zur negativen Platte zu transportieren ! ( + 2,5 10-6 J )