Kräfte zwischen Punktladungen

Grundlagen Coulombsches Gesetz
Für punktförmige oder kugelförmige Ladungen gilt das Coulombsche Gesetz:
F_el = $\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\frac{qQ}{r^2}$ mit ε₀= elektrische Feldkonstante = 8,85418787162 E-12 $\frac{\mathrm{As}}{\mathrm{Vm}}$
Die Feldstärke ist durch die Kraft definiert: E = F/q

Aufgabe 1) zwei gleiche Ladungen a) Zwei gleiche Ladungen haben einen Abstand von 50cm. Wie groß muss die Ladung sein, damit sie sich mit einer Kraft von 1N abstoßen? b) Nun sei die eine viermal größer als die andere. Bestimmen Sie jetzt die jeweiligen Ladungen. c)Wie groß ist die Kraft, wenn man den Abstand auf 2m vergrößert?

Aufgabe 2) Atom Ein Elektron und ein Proton befinden sich in einem Abstand von 1E-10m (1Angstroem=Größenordnung eines Atoms) zueinander. a) Berechnen sie die anziehende Kraft. b) Welche Beschleunigungen erfahren die Teilchen? c) Die Teilchen prallen in ihrem Schwerpunkt zusammen. Berechnen Sie diesen. d) Mit welcher Frequenz müsste das Elektron auf einer Kreisbahn um das Proton kreisen um einen Zusammenprall zu verhindern? Wie groß ist die entsprechende Geschwindigkeit?

Aufgabe 3) Influenz Zwischen zwei Kugeln mit dem Durchmesser 4cm, der Ladung ±12nC und dem Abstand 12cm hängt eine Aluminiumkugel mit der Masse 3g und dem Durchmesser 1,6cm. Ihr Schwerpunkt ist 4,5cm von dem der positiv geladenen Kugel entfernt. a) Berechnen Sie die Feldstärke im Schwerpunkt der kleinen Kugel und die Kraft auf ein Elektron, das sich in diesem Punkt befindet. b) Die Influenz findet so lange statt, bis das äußere Feld durch das der verschobenen Ladungen aufgehoben wird. Dabei Kann man sich die kleine Kugel vereinfacht wie einen Plattenkondensator vorstellen. Welche Spannung liegt zwischen den beiden Seiten der kleinen Kugel? c) Wie groß ist die Feldstärke an den beiden Enden der Kugel?

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