Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 3100 N/C

Ein Elektron (Ladung −1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 9,109 × 10⁻³¹ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 3100 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 3100 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9,109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.Leicht
−−200 nCPr = 15 cm

Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E im Abstand 15 cm von einer Punktladung von −200 nC. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q = −200 nCr = 15 cm
E = N/C
3.Mittel
++10 µC−−1 µCr = 30 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von +10 µC und −1 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 = −1 µCr = 30 cm
F = N
4.Mittel
++4 µC++4 µCP40 cm

Eine Ladung von +4 µC und eine Ladung von +4 µC sind 40 cm voneinander entfernt. Der Punkt P liegt auf der Verbindungslinie zwischen ihnen, 24 cm von der ersten Ladung entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E in P.

q1 = +4 µCq2 = +4 µCr1 = 24 cmr2 = 16 cm
E = N/C
5.Schwer
L = 80 cm12°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 5 g hängen an isolierenden Fäden von 80 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 = 5 gL = 80 cmθ = 12°g = 9,81 m/s²
q = nC
6.Schwer
3 cm4 cm+q1​ = +5 µC+q3​ = +8 µC+q2​ = +6 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 8 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 5 µC ist 3 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 6 µC 4 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 5 µCq2 = 6 µCq3 = 8 µCr13 = 3 cmr23 = 4 cm
F = N

Lösungsschlüssel

  1. 1. a = 5,452 × 10¹⁴ m/s²
  2. 2. E = 79911 N/C
  3. 3. F = 2,023 N
  4. 4. E = 780382 N/C
  5. 5. q = 358,2 nC
  6. 6. F = 482,1 N

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