Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 2200 N/C

Ein Elektron (Ladung −1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 9,109 × 10⁻³¹ 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 = 9,109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.Leicht
+q₁+q₂r

Zwei Punktladungen stoßen sich mit einer Kraft von 32 N ab. Die erste Ladung wird halbiert, und der Abstand zwischen den Ladungen wird verdreifacht. Bestimme die neue Kraft F′.

F = 32 Nq₁′ = 0,5·q₁r′ = 3·r
F′ = N
3.Mittel
−−1 µC++3 µCr = 15 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von −1 µC und +3 µC. Sie werden zusammengebracht und dann wieder in 15 cm Abstand gebracht. Bestimme den Betrag der Kraft F zwischen ihnen jetzt. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = −1 µCq2 = +3 µCr = 15 cm
F = N
4.Mittel
++10 µC−−3 µCr = 30 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von +10 µC und −3 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 = +10 µCq2 = −3 µCr = 30 cm
F = N
5.Schwer
4 cm10 cm+q1​ = +10 µC+q3​ = +5 µC+q2​ = +2 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 5 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 10 µC ist 4 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 2 µC 10 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 10 µCq2 = 2 µCq3 = 5 µCr13 = 4 cmr23 = 10 cm
F = N
6.Schwer
4 cm10 cm+q1​ = +1 µC+q3​ = +8 µC+q2​ = +5 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 8 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 1 µC ist 4 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 5 µC 10 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 1 µCq2 = 5 µCq3 = 8 µCr13 = 4 cmr23 = 10 cm
F = N

Lösungsschlüssel

  1. 1. a = 3,869 × 10¹⁴ m/s²
  2. 2. F′ = 1,778 N
  3. 3. F = 0,3996 N
  4. 4. F = 1,224 N
  5. 5. F = 281,1 N
  6. 6. F = 57,56 N

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