gefüllt.

Bettina Hartmann
Uli Katz
Cristoph Marquardt
Markus Meißner
Rainer Ostasch
Frank Sukowski
Thomas Uhl
Ole Wieckhorst
Andreas Schmidt
Experimentalphysik für Naturwissenschaftler 2, Sommersemester 2003
Universität Erlangen–Nürnberg
Übungsblatt 5 (02.06.2003)
Vorlesungen: Mo, Mi, Fr, jeweils 08:15, Hörsaal HG
WWW: http://zerla1.physik.uni–erlangen.de/ katz/ss03/pn2
Übungen: Fr 08:15–9:45, 14-tägig
HD,HE,HG,TL 2.140,SRTL 307
Anwesenheitsaufgaben
1) Wien-Filter
Elektronen fliegen parallel zu den Platten in einen Kondensator. Senkrecht zum elektrischen Feld und
zur Flugrichtung wird ein homogenes Magnetfeld angelegt. Nun wird die Spannung am Kondensator
so eingestellt, dass die Elektronen die Anordnung ohne Ablenkung durchqueren.
(a) Das elektrische Feld zeigt von oben nach unten, die Elektronen fliegen von links nach rechts.
Wohin muss das Magnetfeld zeigen? Skizze!
(b) Es sollen Elektronen mit kinetischer Energie von
tenabstand ist
cm, die Magnetfeldstärke
Kondensator angelegt werden?
eVT. herausgefiltert
werden. Der PlatWelche Spannung muss an den
2) Gefüllter Kondensator
Ein Viertel des Volumens eines Kondensators mit quadratischen Platcm und Plattenabstand
cm
ten der Kantenlänge
werde wie rechts gezeigt mit Quarzglas (Dielektrizitätskonstante
) gefüllt.
(a) Skizzieren Sie ein Ersatzschaltbild mit drei einzelnen Kondensatoren und berechnen Sie die Gesamtkapazität des Kondensators.
(b) Am Kondensator liegt eine Spannung von
V an. Berechnen Sie die elektrische Feldstärke außerhalb und innerhalb
des Dielektrikums.
d/2
L=10cm
L/2
εR
d=5cm
3) Induktion
$&%
!
')(* ( +
(b) Die Schleife wird mit Winkelgeschwindigkeit ,-(.& s / in Rotation versetzt.
(
(c) Die Schleife rotiert mit ,1023 s / und der Draht wird gleichzeitig mit '024 m + s nach rechts
gezogen.
Skizzieren Sie für (a) und (b) den Graphen von 5 !76 und berechnen Sie für (c) 5 !. s6 .
Eine rechteckige Leiterschleife, bei der eine Seite verschiebbar
B
ist, befinde sich in einem Magnetfeld der Stärke
T (sieL
) haben alle Seiten die gleihe Abbildung). Am Anfang (
ω
che Länge
cm und das Magnetfeld steht senkrecht auf der
L
Schleife. Berechnen Sie die induzierte Spannung ind als Funktion der Zeit für folgende Fälle:
(a) Der bewegliche Teil wird mit der Geschwindigkeit
m s nach rechts gezogen.
!"#
ind
Hausaufgabe
Welche Arten von Magnetismus gibt es und wie unterscheiden sie sich?
ind
v