Arbeitsblatt Coulombsches Gesetz & elektrische Felder mit Lösungen

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1.Leicht
−−4 µC++10 µCr = 8 cm

Zwei Punktladungen von −4 µC und +10 µC sind 8 cm voneinander entfernt. Bestimme den Betrag der elektrischen Kraft F zwischen ihnen. Verwende k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = −4 µCq2 = +10 µCr = 8 cm
F = N
2.Leicht
+ + + + + +− − − − − −e⁻E = 3300 N/C

Ein Elektron (Ladung −1,602 × 10⁻¹⁹ C, Masse 9,109 × 10⁻³¹ kg) befindet sich in einem homogenen elektrischen Feld von 3300 N/C. Bestimme unter Vernachlässigung der Schwerkraft den Betrag seiner Beschleunigung a.

E = 3300 N/C|q| = 1,602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9,109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
3.Mittel
−−4 µC++3 µC++1 µC7,5 cm + 22,5 cm

Drei Punktladungen liegen auf einer Geraden: −4 µC links, +1 µC rechts im Abstand 30 cm und +3 µC dazwischen, 7,5 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 = −4 µCqR = +1 µCqM = +3 µCrL = 7,5 cmrR = 22,5 cm
F = N
4.Mittel
−−3 µC++6 µCr = 5 cm

Zwei gleiche kleine Metallkugeln tragen Ladungen von −3 µC und +6 µC. Sie werden zusammengebracht und dann wieder in 5 cm Abstand gebracht. Bestimme den Betrag der Kraft F zwischen ihnen jetzt. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = −3 µCq2 = +6 µCr = 5 cm
F = N
5.Schwer
++P2 × 10 cm5 cm+2 µC+2 µC

Ladungen von +2 µC und +2 µC sind 20 cm voneinander entfernt. Punkt P liegt 5 cm vom Mittelpunkt zwischen ihnen entfernt auf der Mittelsenkrechten. Bestimme den Betrag der elektrischen Feldstärke E in P. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +2 µCq2 = +2 µCd = 20 cmh = 5 cm
E = N/C
6.Schwer
L = 60 cm5°qq

Zwei gleiche kleine Kugeln mit je 10 g hängen an isolierenden Fäden von 60 cm Länge am selben Punkt. Sie erhalten gleiche Ladungen, und jeder Faden stellt sich unter 5° 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 = 10 gL = 60 cmθ = 5°g = 9,81 m/s²
q = nC

Lösungsschlüssel

  1. 1. F = 56,19 N
  2. 2. a = 5,804 × 10¹⁴ m/s²
  3. 3. F = 19,71 N
  4. 4. F = 8,091 N
  5. 5. E = 1,287 × 10⁶ N/C
  6. 6. q = 102,2 nC

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