Übungsblatt vom 25.10.

Aufgabe 1

1. Coulombkraft. Beide Ladungen einsetzen, Abstand r.  F=5.4*10^-8 N
2. Feld von der einen Ladung:  1/(4 pi eps0) Q1/r²
   Feld von der anderen Ladung:  1/(4 pi eps0) Q2/r²
   Die Beträge beider Felder müssen addert werden, weil sie in die gleiche Richtung zeigen.
   Ergebnis: E=180 N/C bzw. 180 V/m

Aufgabe 2

1. sigma = Q/A = Q/(4 pi r²) = 6.4*10^-10 C/m²
2. E = sigma/eps0 = 72 N/C
3. Einsetzen in die Coulombformel  1/(4 pi eps0) * Q/r² ergibt das Gleiche
4. phi = 1/(4 pi eps0) * Q/r = 7.2 V
5. Das entspricht auch der Spannung U zwischen Kugeloberfläche und Punkten in unendlicher Entfernung. Damit ist C = Q/U = 8*10^-11 C / 7.2 V = 1.1*10^-11 F = 11 pF
6. U = phi = 1/(4 pi eps0) * Q/r
   C = Q/U = 4 pi eps0 * r
   das heißt, je größer eine Kugel, desto größer ihre Kapazität, also desto mehr Ladung kann sie tragen, wenn sie eine bestimmte Potentialdifferenz zum Unendlichen hat. Je größer, desto mehr: klingt logisch.

Aufgabe 3

1. Die Ladung zieht Elektronen an. Es ergibt sich ein negativ geladener "Fleck" um den Lotfußpunkt herum. Zu dicht können die Elektronen nicht werden, weil sie sich gegenseitig abstoßen. Je größer die Ladung, desto dichter.
2. Hier die mit geogebra berechneten Äquipotentialflächen (d.h. Linien, weil wir nur einen Querschnitt zeichnen können)

Aufgabe 4
Beschreibt euren Versuch.

Aufgabe 5
C = eps0 * epsr * A/d = 1.2*10^-8 F = 12 nF

Vorschläge für GFS

da verweise ich auf meinen Eintrag von vor drei Jahren: https://viererphysik.blogspot.com/2015/09/vorschlage-fur-gfs.html

Äquipotentiallinien bzw. -flächen

Versuchsaufbau
Das Papiertuch wird mit Salzlösung angefeuchtet.
Das rote und das blaue Kabel, die vom Netzgerät zu den Klammern führen, bringen das Potential bzw. das elektrische Feld in das feuchte Papier.
Mit dem schwarzen Kabel tastet ihr das Papier ab und könnt so für jeden Punkt den Spannungsunterschied zur Klammer am blauen Kabel (Minuspol) messen.
Findet die "Höhenlinien" mit ganzzahligen Potentialen.