a) siehe nebenstehend
b) Das elektrische Feld hat eine Stärke von:
E = U/d = 5000V/m
Damit ergibt sich die elektrische Kraft:
F = q E = 0,025N
Die Gewichtskraft beträgt:
Fg = m g = 0,86N
c) Aus den beiden Kräften und der Gesamtkraft lässt sich ein rechtwinkliges Dreieck bilden.
In diesem gilt:
tan(β) = Fel/Fg => β=1,66°
d) Aus der Fadenlänge l und der maximal möglichen Auslenkung d/2 lässt sich ein rechtwinkliges Dreieck konstruieren. Indiesem gilt:
cos(γ) = d/2 / l => γ=3,8°
Entsprechend ergibt sich die maximal mögliche Kraft aus:
tan(γ)=Fel/Fg=> Fmax = 0,0576N
Dies entspricht einer Spannung von:
U = E d = F/q * d => U = 690 V
e)
- E verdoppelt sich => F verdoppelt sich. Die Kugel ist weiter ausgelenkt.
- F halbiert sich. Die Kugel ist weniger ausgelenkt.
- F halbiert sich. Die Kugel ist weniger ausgelenkt.
- E bleibt konstant, daher passiert nichts.
