Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
++1 µC−−4 µCr = 4 cm

Zwei Punktladungen von +1 µC und −4 µC sind 4 cm voneinander entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Kraft F zwischen ihnen. Verwende k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +1 µCq2 = −4 µCr = 4 cm
F = N
2.Leicht
+q₁+q₂r

Zwei Punktladungen stoßen sich mit einer Kraft von 28 N ab. Die erste Ladung wird verdreifacht, und der Abstand zwischen den Ladungen wird verdoppelt. Bestimme die neue Kraft F′.

F = 28 Nq₁′ = 3·q₁r′ = 2·r
F′ = N
3.Mittel
−−3 µC−−10 µC++8 µC30 cm + 10 cm

Drei Punktladungen liegen auf einer Geraden: −3 µC links, +8 µC rechts im Abstand 40 cm und −10 µC dazwischen, 30 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 = −3 µCqR = +8 µCqM = −10 µCrL = 30 cmrR = 10 cm
F = N
4.Mittel
++10 µC++3 µCE = 010 cm

Ladungen von +10 µC und +3 µC sind 10 cm voneinander entfernt. In welchem Abstand x von der Ladung +10 µC ist das elektrische Feld auf der Verbindungslinie null?

q1 = +10 µCq2 = +3 µCd = 10 cm
x = cm
5.Schwer
L = 20 cm12°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 3 g hängen an isolierenden Fäden von 20 cm Länge am selben Punkt. Sie erhalten gleiche Ladungen, und jeder Faden stellt sich unter 12° 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 = 20 cmθ = 12°g = 9,81 m/s²
q = nC
6.Schwer
4 cm8 cm+q1​ = +4 µC+q3​ = +5 µC+q2​ = +6 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 5 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 4 µC ist 4 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 6 µC 8 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 4 µCq2 = 6 µCq3 = 5 µCr13 = 4 cmr23 = 8 cm
F = N

Lösungsschlüssel

  1. 1. F = 22,47 N
  2. 2. F′ = 21 N
  3. 3. F = 74,92 N
  4. 4. x = 6,461 cm
  5. 5. q = 69,37 nC
  6. 6. F = 120 N

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