Lösung: L-0004

Metallkugel im Kondensator


Aufgabe 1:
a) Fg = m g = 0,011772 N = 11,772 mN

b) E = F/q = 5 V/m
ER: N/C = (kg m/s2) / As = kg m / (A s3) * m/m = kg m2/As3 /m = V/m

Aufgabe 2:
a) Fg = m g = 0,023544 N = 23,544 mN

b) Die elektrische Kraft muss der Gewichtskraft entsprechen aber entgegengesetztes Vorzeichen haben.

c) E = U/d = 3333,3 V/m

d) F = q E = 0,01 N = 10 mN
ER: C V/m = As kg m2/s3 /m kg m/s2 = N

e) Fges = Fg - Fel = 0,013544 N = 13,544 mN
Es wird eine Masse von m = Fg/g = 1,38g angezeigt.

f) U = E d = Fg/q · d = 470,88 V

Aufgabe 3):
a) E = U/d => U = E d = 0,605 V
b) F = q E = 0,0044N = 4,4 mN
c) siehe Skizze
Fg = 0,01962 N = 19,62 mN
d)
α = arctan(Fe/Fg) = 12,64 °
Fges = F g 2 + F e 2 = 20,1 mN

e) Es muss gelten Fel = Fg tan(20°) = 0,00714 N
Es gilt weiterhin: q = F/E = 0,0006492C =650 μC
Bild

Aufgabe 4:
a) a = F/m = qE/m = qU/dm = 12,73 m/s2
b) s = 1/2 a t2 => t = 2 s / a = 0,093 sec
c) N =1/2t = 5 ,da nur die rechte Platte berücksichtigt wird.


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