Fragenliste von Ladungen und elektrostatisches Feld (Coulomb-Kraft)

Welche physikalische Bedeutung hat ein negatives Vorzeichen bei der Coulomb-Kraft F_{C} zwischen 2 Ladungen q_{1} und q_{2}?

Nr. 4733
Lösungsweg

Was bedeutet der Begriff der Punktladung in der Elektrostatik?

Nr. 4734
Lösungsweg

Welche Coloumbkraft F_{C} herrscht zwischen 2 Elektronen bei einem Abstand von 2 \cdot 10^{-3} m ?

Nr. 4735
Lösungsweg

Das Coulomb-Gesetz lautet \begin{equation}
F_{C} = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \epsilon_{0}} \,\,\,\, \cdot \,\,\,\, \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^2}
\end{equation}

Hierbei gilt [q] = A \cdot s \,\,\,\,[r] = m \,\,\,\, und  [F_{C}] = kg \cdot \frac{m}{s^2}

Wie lautet die Einheit der elektrischen Feldkonstante \epsilon_{0}, ausgedrückt in SI-Einheiten?

Nr. 4736
Lösungsweg

Das Salz \mathrm{CaCl_{2}} (Calciumchlorid) ist eine Ionenbindung. Bei dieser Ionenbindung gibt Ca (Calcium) 2 Elektronen ab und beide Cl (Chlor) Atome je 1 Elektron auf.

Welche Ladung liegt auf Ca?

Nr. 4737
Lösungsweg

Betrachten Sie die untere Skizze.

Kugel A mit der Ladung q_{A} = 6.4 \cdot 10^{-19} \,C zieht Kugel B an. Kugel B besitzt die unbekannte negative Ladung q_{B}.

Kugel B wird ebenso auf rechter Seite von Kugel C mit der Ladung q_{C} = 3.2 \cdot 10^{-18}\,C angezogen, sodass sich Kugel B im Gleichgewicht befindet (Die anziehenden Kräfte von Kugel A und C gleichen sich aus und Kugel B bleibt in Ruhe). Hierbei wird angenommen (wie bei allen Beispielen zur Coulomb-Kraft), dass die gesamte Ladung q jeder Kugel in dessen Schwerpunkt konzentriert ist.

Der Abstand r zwischen Kugel A und B (ausgehend von dessen Schwerpunkten, also ungefähr die Kugel-Mittelpunkte) beträgt r = 0.06 m

Wie lautet der Abstand x zwischen Kugel B und C?

(Auch für x ist genau genommen der Abstand zwischen den Schwerpunkten von Kugel B und Kugel C gemeint)

Nr. 4738
Lösungsweg

Welche Aussagen stimmen für das von einer Ladung q erzeugte elektrische Feld \vec{E}?

Nr. 4739
Lösungsweg

Welche Werte können elektrische Ladungen annehmen?

Nr. 4751
Lösungsweg

Wie groß ist die Gesamtladung Q innerhalb einer homogen geladenen Kugel (mit Radius R und Ladungsdichte \rho)?

Nr. 4752
Lösungsweg

Wann ist ein Atom nach außen hin negativ geladen?

Nr. 4753
Lösungsweg

Betrachte die beiliegende Skizze.

Ein kugelförmiger, geladener Körper mit der Ladung Q wird von einem äußeren elektrischen Feld \vec{E} nach rechts abgestoßen.

Welches Vorzeichen muss die Ladung, welche dieser Körper trägt besitzen?

Nr. 4754
Lösungsweg

Betrachte die beiligende Zeichnung.

Eine negative Ladung wird in die Nähe einer homogen geladenen Metallkugel gebracht. Was passiert?

Nr. 4760
Lösungsweg

Bestimme den Betrag des \vec{E}-Feldes außerhalb einer homogen geladenen Kugel.

(Tipp: Verwende die differentielle Form der 1. Maxwell-Gleichung der Elektrostatik und den Gauß'schen Integralsatz in Kugelkoordinaten.)

Welches der angegebenen Ergebnisse ist korrekt?

Nr. 4761
Lösungsweg

2 Punktladungen q_{1} \,\, = \,\, 2.16 \,\, \cdot 10^{-18} \,\, C und q_{2} \,\, = \,\, 2.56 \,\,\cdot \,\, 10^{-18} \,\, C stoßen sich gegenseitig mit einer Kraft von F_{\,\,1, \,\, 2} \,\, = \,\, 0.25 \,\, fN ab. Welchen Abstand r haben die beiden Punktladungen zueinander?

Nr. 4765
Lösungsweg

Nach der Bestrahlung mit einem Laser verliert ein Atom Elektronen und besitzt danach eine positive Ladung von Q = 3 C. Hierbei steht Q für die Ladung und C für Coulomb, der Einheit der Ladung. Welche Anzahl n an Protonen trägt zu dieser Ladung bei?

Nr. 4822
Lösungsweg

Gegeben sei ein nichtleitender Quader mit den Kantenlängen a = 2, b = 5 und c = 3 (siehe Abbildung). Berechnen Sie die Gesamtladung des Quaders, wenn die Ladungsverteilung gegeben ist durch \rho(x,y,z) = \rho_0\cdot(3x^2 + 2yz - 4xz)\qquad \mathrm{,}\qquad (\mathrm{mit}\,\,\,\;\rho_0 = const.).

Nr. 4832
Lösungsweg

Eine nichtleitende Kugel mit Radius R trägt die Gesamtladung Q. Die Ladungsverteilung ist gegeben durch

\rho(r) = \begin{cases}
A&\cdot \left(\frac{r}{R}\right)^2 & \,r \leq R \\
&0 & \, r > R
\end{cases}. Dabei bezeichnet r den (radialen) Abstand zum Mittelpunkt der Kugel.

Berechnen Sie die Konstante A für die gegebene Ladungsverteilung.

Nr. 4834
Lösungsweg

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