Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 1000 N/C

Ein Proton (Ladung 1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 1,673 × 10⁻²⁷ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 1000 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 1000 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 1,673 × 10⁻²⁷ kg
a = m/s²
2.Leicht
++1 µCPr = 25 cm

Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E im Abstand 25 cm von einer Punktladung von +1 µC. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q = +1 µCr = 25 cm
E = N/C
3.Mittel
++5 µC−−4 µC−−8 µC7,5 cm + 2,5 cm

Drei Punktladungen liegen auf einer Geraden: +5 µC links, −8 µC rechts im Abstand 10 cm und −4 µC dazwischen, 7,5 cm von der linken Ladung entfernt. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf die mittlere Ladung. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

qL = +5 µCqR = −8 µCqM = −4 µCrL = 7,5 cmrR = 2,5 cm
F = N
4.Mittel
++6 µC−−6 µCP10 cm

Eine Ladung von +6 µC und eine Ladung von −6 µC sind 10 cm voneinander entfernt. Der Punkt P liegt auf der Verbindungslinie zwischen ihnen, 6 cm von der ersten Ladung entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E in P.

q1 = +6 µCq2 = −6 µCr1 = 6 cmr2 = 4 cm
E = N/C
5.Schwer
L = 100 cm15°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 2 g hängen an isolierenden Fäden von 100 cm Länge am selben Punkt. Sie erhalten gleiche Ladungen, und jeder Faden stellt sich unter 15° gegen die Vertikale ein. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Ladung q jeder Kugel in nC. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

m = 2 gL = 100 cmθ = 15°g = 9,81 m/s²
q = nC
6.Schwer
3 cm6 cm+q1​ = +4 µC+q3​ = +4 µC+q2​ = +2 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 4 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 4 µC ist 3 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 2 µC 6 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 4 µCq2 = 2 µCq3 = 4 µCr13 = 3 cmr23 = 6 cm
F = N

Lösungsschlüssel

  1. 1. a = 9,576 × 10¹⁰ m/s²
  2. 2. E = 143840 N/C
  3. 3. F = 492,3 N
  4. 4. E = 4,87 × 10⁷ N/C
  5. 5. q = 395,8 nC
  6. 6. F = 161,1 N

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