Übungen zum E-Feld, Blatt 2

1. C=4.70e-4F, U=10V, R=2.20e5Ohm
a) T=R*C=103s
b) U(t) = 10V*e^(-t/103s)
c) Gleichsetzen = 5V gibt als Lösung die Halbwertszeit T_(1/2) = 103s * ln(2) = 71.7s
neuer, unbekannter Widerstand
d) 90s=4.70e-4F*R=1.91e5Ohm
e) I(0)=U(0)/R=5.2e-5A
f) I(t)=5.2e-5A*e^(-t/90s)
neue, unbekannte Bauteile.
g) R=U(0)/I(0)=4.0e3Ohm
    T_(1/2) = R*C * ln(2) bzw. C=40s/(ln(2)*4.0e3 Ohm) = 1.44e-2F

2. Propanol hat größere Moleküle als Ethanol. Sie sind weniger beweglich, passen sich weniger gut an ein E-Feld an. Wassermoleküle sind kleiner als die von Ethanol, außerdem ist ihre Polarität stärker. Passen sich besser an das E-Feld an. Je mehr ein Medium polarisiert wird, desto größer ist eps_r.

3 C=eps0*eps_r*A/d =1.1e-7F
  BEI DEN ALUFOLIEN HABE ICH NICHTS ÜBER DIE GRÖSSE GESAGT. Nehmen wir an, sie sind gleich groß wie die Platten. Man kann sich überlegen, dass sich dabei die DOPPELTE Kapazität ergibt, weil jede Alufolie auf BEIDEN Seiten ein elektrisches Feld hat. Man braucht beim Wickeln die doppelte Menge Plastikfolie.

Übungen zum E-Feld, Blatt 1

1. Quadratische Kondensatorplatten: U=1.0e3V, sigma=1,9e-7 C/m², Quadrat mit Kanten a=0.28m
a) Q=a*a*sigma=1.5e-8C
b) E=sigma/eps0=2.15e4 V/m
c) F=Q*E=3.2e-4 N
Kügelchen: Ich habe die Ladung neu korrigiert, damit was "schöneres" rauskommt. Q=1.0e-8C
d) F=Q*E=2.15e-4 N
e) G=m*g= 1.96e-3 N
f) tan(alpha)=F/G und damit alpha=6.26°

2. Geladene Kugel: r=0.05m und Q=2.0e-8C
a) A=4*pi*r²=3.14e-2m²
b) sigma=Q/A=6.37e-7 Q/m²
c) E=sigma/eps0=7.19e4 V/m
d) Kommt auf den selben Wert. Rotationssymmetrische Ladungsverteilung wirkt von außen so, als wäre die gesamte Ladung im Mittelpunkt konzentriert.

3. E=1/(4*pi*eps0) Q/r² = 4.5 V/m

4. Grieskörner in Öl zwischen Elektroden. Zeigt Form der Feldlinien aber nicht die Richtung. Indirekt ginge auch der Versuch mit dem mit Salzwasser getränkten Papier.

Tafelanschrieb

Hier aus der Woche vom 7. Oktober

Entladen eines Kondensators und Exponentialfunktion

Arbeitsblätter zum Kondensatorversuch und zum mathematischen Hintergrund.