PHYSIK I Serie 11, Probeklausur 2
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Prof. Dr. Danilo Pescia Tel. 044 633 21 50 [email protected] PHYSIK I Sommersemester 2007 www.microstructure.ethz.ch Niculin Saratz Tel. 044 633 23 28 [email protected] Serie 11, Probeklausur 2 1. Geladener Draht Ein geradlinig verlaufender Draht mir kreisförmigem Profil (Radius R, Länge L R) wird mit der Gesamtladung Q beladen. Diese Ladung verteile sich homogen im Volumen des Drahtes. a) (4P) Berechne das elektrische Feld, das von dieser Ladungsverteilung in einem Abstand r (R < r L) von der Drahtachse erzeugt wird. Hinweis: In diesem Fall kann der Draht durch einen unendlich langen und unendlich dünnen Draht mit derselben Ladung pro Längeneinheit approximiert werden. Benutze den Satz von Gauss. b) (2P) Finde das elektrostatische Potential zum oben berechneten elektrischen Feld. 2. Selbstenergie einer homogen geladenen Kugel Eine homogen geladene Kugel habe den Radius R und trage die totale Ladung Q. a) (3P) Berechne die elektrostatische Selbstenergie der Kugel. b) (1P) Was passiert, wenn R → 0 strebt? c) (2P) Der Energieunterschied zwischen der Ruheenergie eines Protons und der Ruheenergie eines Neutrons ist ∆E = (mn − mp )c2 = 1 MeV. Schätze den Radius eines Nukleons ab unter der Annahme, dass ∆E elektrostatischen Ursprungs ist. Konstanten: qP = 1.6 · 10−19 C, c = 3 · 108 m/s, ε0 = 8.9 · 10−12 C/(V m)
