Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
−−4 µC++3 µCr = 30 cm

Zwei Punktladungen von −4 µC und +3 µC sind 30 cm voneinander entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Kraft F zwischen ihnen. Verwende k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = −4 µCq2 = +3 µCr = 30 cm
F = N
2.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 1300 N/C

Ein Proton (Ladung 1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 1,673 × 10⁻²⁷ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 1300 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 1300 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 1,673 × 10⁻²⁷ kg
a = m/s²
3.Mittel
−−3 µC−−10 µCr = 25 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von −3 µC und −10 µC. Sie werden zusammengebracht und dann wieder in 25 cm Abstand gebracht. Bestimme den Betrag der Kraft F zwischen ihnen jetzt. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = −3 µCq2 = −10 µCr = 25 cm
F = N
4.Mittel
++5 µC−−2 µCP20 cm

Eine Ladung von +5 µC und eine Ladung von −2 µC sind 20 cm voneinander entfernt. Der Punkt P liegt auf der Verbindungslinie zwischen ihnen, 5 cm von der ersten Ladung entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E in P.

q1 = +5 µCq2 = −2 µCr1 = 5 cmr2 = 15 cm
E = N/C
5.Schwer
L = 100 cm12°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 5 g hängen an isolierenden Fäden von 100 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 = 100 cmθ = 12°g = 9,81 m/s²
q = nC
6.Schwer
6 cm4 cm+q1​ = +3 µC+q3​ = +6 µC+q2​ = +2 µC

Drei positive Punktladungen sitzen an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks: q₃ = 6 µC sitzt an der Ecke mit dem rechten Winkel, q₁ = 3 µC ist 6 cm davon entfernt entlang der einen Kathete und q₂ = 2 µC 4 cm entlang der anderen. Bestimme den Betrag der resultierenden elektrischen Kraft F auf q₃.

q1 = 3 µCq2 = 2 µCq3 = 6 µCr13 = 6 cmr23 = 4 cm
F = N

Lösungsschlüssel

  1. 1. F = 1,199 N
  2. 2. a = 1,245 × 10¹¹ m/s²
  3. 3. F = 6,077 N
  4. 4. E = 1,878 × 10⁷ N/C
  5. 5. q = 447,8 nC
  6. 6. F = 81,03 N

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