Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
++5 µC−−5 µCr = 5 cm

Zwei Punktladungen von +5 µC und −5 µC sind 5 cm voneinander entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Kraft F zwischen ihnen. Verwende k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +5 µCq2 = −5 µCr = 5 cm
F = N
2.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 2200 N/C

Ein Proton (Ladung 1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 1,673 × 10⁻²⁷ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 2200 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 2200 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 1,673 × 10⁻²⁷ kg
a = m/s²
3.Mittel
++4 µC−−5 µCr = 30 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von +4 µC und −5 µC. Sie werden zusammengebracht und dann wieder in 30 cm Abstand gebracht. Bestimme den Betrag der Kraft F zwischen ihnen jetzt. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +4 µCq2 = −5 µCr = 30 cm
F = N
4.Mittel
−−2 µC−−10 µC−−8 µC18 cm + 12 cm

Drei Punktladungen liegen auf einer Geraden: −2 µC links, −8 µC rechts im Abstand 30 cm und −10 µC dazwischen, 18 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 = −2 µCqR = −8 µCqM = −10 µCrL = 18 cmrR = 12 cm
F = N
5.Schwer
5 cm4 cm+q1​ = +1 µC+q3​ = +1 µC+q2​ = +10 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 1 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 1 µC ist 5 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 10 µC 4 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 1 µCq2 = 10 µCq3 = 1 µCr13 = 5 cmr23 = 4 cm
F = N
6.Schwer
L = 40 cm15°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 8 g hängen an isolierenden Fäden von 40 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 = 8 gL = 40 cmθ = 15°g = 9,81 m/s²
q = nC

Lösungsschlüssel

  1. 1. F = 89,9 N
  2. 2. a = 2,107 × 10¹¹ m/s²
  3. 3. F = 0,02497 N
  4. 4. F = 44,4 N
  5. 5. F = 56,3 N
  6. 6. q = 316,7 nC

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