Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
++10 µC−−3 µCr = 20 cm

Zwei Punktladungen von +10 µC und −3 µC sind 20 cm voneinander entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Kraft F zwischen ihnen. Verwende k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +10 µCq2 = −3 µCr = 20 cm
F = N
2.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 2300 N/C

Ein Elektron (Ladung −1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 9,109 × 10⁻³¹ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 2300 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 2300 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9,109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
3.Mittel
−−8 µC−−6 µCr = 30 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von −8 µC und −6 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 = −8 µCq2 = −6 µCr = 30 cm
F = N
4.Mittel
−−5 µC−−4 µC++1 µC12 cm + 18 cm

Drei Punktladungen liegen auf einer Geraden: −5 µC links, +1 µC rechts im Abstand 30 cm und −4 µC dazwischen, 12 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 = +1 µCqM = −4 µCrL = 12 cmrR = 18 cm
F = N
5.Schwer
8 cm6 cm+q1​ = +2 µC+q3​ = +8 µC+q2​ = +1 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 8 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 2 µC ist 8 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 1 µC 6 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 2 µCq2 = 1 µCq3 = 8 µCr13 = 8 cmr23 = 6 cm
F = N
6.Schwer
L = 50 cm10°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 3 g hängen an isolierenden Fäden von 50 cm Länge am selben Punkt. Sie erhalten gleiche Ladungen, und jeder Faden stellt sich unter 10° 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 = 3 gL = 50 cmθ = 10°g = 9,81 m/s²
q = nC

Lösungsschlüssel

  1. 1. F = 6,742 N
  2. 2. a = 4,045 × 10¹⁴ m/s²
  3. 3. F = 4,895 N
  4. 4. F = 13,6 N
  5. 5. F = 30,07 N
  6. 6. q = 131,9 nC

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