Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 2600 N/C

Ein Proton (Ladung 1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 1,673 × 10⁻²⁷ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 2600 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 2600 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 1,673 × 10⁻²⁷ kg
a = m/s²
2.Leicht
+q₁+q₂r

Zwei Punktladungen stoßen sich mit einer Kraft von 60 N ab. Die erste Ladung wird vervierfacht, und der Abstand zwischen den Ladungen wird verdreifacht. Bestimme die neue Kraft F′.

F = 60 Nq₁′ = 4·q₁r′ = 3·r
F′ = N
3.Mittel
++5 µC−−4 µCP20 cm

Eine Ladung von +5 µC und eine Ladung von −4 µC sind 20 cm voneinander entfernt. Der Punkt P liegt auf der Verbindungslinie zwischen ihnen, 8 cm von der ersten Ladung entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E in P.

q1 = +5 µCq2 = −4 µCr1 = 8 cmr2 = 12 cm
E = N/C
4.Mittel
++1 µC++6 µCE = 040 cm

Ladungen von +1 µC und +6 µC sind 40 cm voneinander entfernt. In welchem Abstand x von der Ladung +1 µC ist das elektrische Feld auf der Verbindungslinie null?

q1 = +1 µCq2 = +6 µCd = 40 cm
x = cm
5.Schwer
L = 20 cm20°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 8 g hängen an isolierenden Fäden von 20 cm Länge am selben Punkt. Sie erhalten gleiche Ladungen, und jeder Faden stellt sich unter 20° 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 = 8 gL = 20 cmθ = 20°g = 9,81 m/s²
q = nC
6.Schwer
+ + + + + +− − − − − −e⁻1 × 10⁷ m/s2 cmE = 5000 N/C

Ein Elektron tritt mit 1 × 10⁷ m/s parallel zu zwei parallelen Platten in das homogene Feld zwischen ihnen ein. Die Platten sind 2 cm lang, und das Feld zwischen ihnen beträgt 5000 N/C. Elektronenladung 1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 9,109 × 10⁻³¹ kg; vernachlässige die Schwerkraft. Wie weit y wird es seitlich abgelenkt, wenn es die Platten verlässt? Gib das Ergebnis in mm an.

v₀ = 1 × 10⁷ m/sL = 2 cmE = 5000 N/Ce = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cme = 9,109 × 10⁻³¹ kg
y = mm

Lösungsschlüssel

  1. 1. a = 2,49 × 10¹¹ m/s²
  2. 2. F′ = 26,67 N
  3. 3. E = 9,521 × 10⁶ N/C
  4. 4. x = 11,6 cm
  5. 5. q = 243,9 nC
  6. 6. y = 1,759 mm

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