gegenüber elektrische

Fachbereich Physik
Prof. Dr. Bernd Stühn
Prof. Dr. Michael Vogel
Wintersemester 2011-2012
Physik für Bauingenieure
Übungsblatt 4
Aufgaben
1. Verständnisfragen
a)
b)
c)
d)
Was beschreibt die Coulomb-Wechselwirkung?
Was besagt der Gaußsche-Satz?
Was versteht man unter dielektrischer Verschiebung?
In einem Dielektrikum ist das elektrische Feld reduziert. Warum?
2. Elektrische Ladung der ISS
Wie groß müsste die elektrische Ladung der Internationalen Raumstation (ISS) gegenüber der Erde sein, damit
die Coulomb-Anziehung so groß ist wie die Massenanziehung?
ISS und Erde haben betragsmäßig dieselbe Ladung, die Masse der ISS ist m ISS = 500 t. Sie ’fliegt’ in einer Höhe
von ca. 350 km.
Hinweis: Masse und Radius der Erde finden sie in jedem Physikbuch.
3. Zwei kreisförmige Platten
Zwei kreisförmige Metallplatten (Radius r = 25 cm) stehen sich mit den beiden Kreisflächen parallel gegenüber
und haben einen Abstand von d = 1 mm. Die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Platten ist 1000 V.
a) Wie groß ist die elektrische Feldstärke zwischen den Platten?
b) Welche Ladungsmenge befindet sich auf jeder der beiden Platten?
c) Mit welcher Kraft ziehen sich die beiden Platten an?
Die Platten werden von der Spannungsquelle getrennt und auf einen Abstand d2 = 5 mm auseinander gezogen.
d) Wie groß ist die Feldstärke zwischen den Platten jetzt?
e) Wie groß ist die Spannung zwischen den Platten jetzt?
Zwischen die Platten wird jetzt eine Scheibe isolierenden Materials mit der relativen Dielektrizitätszahl ǫ r = 2
passgenau, das heißt ohne Luftspalt, eingeschoben.
f) Wie ändert sich die Spannung zwischen den beiden Platten?
4. Stromkreise
Betrachten Sie den Stromkreis der Skizze.
a) Wie groß muss R sein, damit die Gesamtleisung, die eine Batterie
mit U0 = 24 V abgibt, den Wert P = 60 W hat?
b) Wie groß sind die minimale/ maximale Leistung, wenn Sie R variabel einstellen können?