Übungen zur Physik für Chemiker II
R. Mitdank; M. Gensler; S. Buchholz
Aufgaben zur 3. Übung am 30.04.12
9. Coulombkräfte
Zwei Punktladungen Q1 und Q2 befinden sich auf der
x-Achse bei x1 und x2. Eine dritte Ladung Q3
hat von Q1 und Q2 den gleichen Abstand r.
a)
Wie groß ist die auf Q3 wirkende Kraft, wenn Q2 = -Q1
ist?
b)
Wie groß ist die Kraft F, wenn Q2 = +Q1 gilt?
x1 = 0 ; x2 = 3,0 cm ; Q1 = 6,0.10-8
C ; Q3 = 5,0.10-8 cm ; r = 2,5 cm
10. Dielektrika im
elektrischen Feld
Ein
Plattenkondensator (Plattengröße A = 5 cm2, Plattenabstand d = 1mm)
ist mit Glimmer (er = 7) ausgefüllt. Er wird
auf eine Spannung von 500 V aufgeladen. Man berechne
a) die Feldstärke E und die
Flussdichte D im Kondensatorraum,
b) die Ladung auf den
Kondensatorplatten,
c) die Energiedichte und die
Energie des elektrischen Feldes im Kondensator.
d) Wie groß ist die
Polarisation P des im Plattenkondensator befindlichen Dielektrikums
und die infolge der Polarisation auf dem Dielektrikum
entstandene Oberflächenladung?
11. Umverteilung der Ladung und Energie zwischen
zwei Kondensatoren
Ein
20 pF Kondensator wird auf 3 kV geladen. Anschließend
wird er von der Batterie getrennt und mit einem ungeladenen
50 pF Kondensator verbunden
(Parallelschaltung).
a) Wie groß sind danach die
Ladungen auf den Kondensatoren?
b) Wie groß ist die Energie,
die zu Beginn auf dem 20 pF
Kondensator und am Schluss in beiden Kondensatoren gespeichert ist? Wird
beim Verbinden elektrische Energie gewonnen oder geht elektrische Energie verloren?
12. Reihen-und
Parallelschaltung von Kondensatoren
Gegeben
sind sechs Kondensatoren der gleichen Kapazität Co = 1µF.
a) Leiten Sie die Beziehungen für die Reihen- und Parallelschaltung von
Kondensatoren her.
b) Welche Gesamtkapazität C hat die angegebene Schaltung (siehe rechts)?