Experimentalphysik Übungsblatt Nummer 6 PDF

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Experimentalphysik Übungsblatt 6
Aufgabe 1: Elektrische Felder von Punktladungen
Aufgabe 2: Plattenkondensator
Aufgabe 3: Magnetfeld um einen stromdurchflossenen langen Leiter...

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Übungen zur

Experimentalphysik für CBI, LSE, CEN und Energietechnik WS 2018/2019 Hausaufgabenblatt 6 vom 19.12.2018 Aufgabe 1: Elektrische Felder von Punktladungen

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Die Skizze rechts zeigt drei positive Punktladungen und einen Bezugspunkt P in der x-y-Ebene eines Koordinatensystems mit Ursprung im Punkte mit Ladung 2q. a)

Berechnen Sie den Betrag und die Komponenten des Elektrischen Feldes im Punkte P und zeichnen Sie seine Richtung schematisch in die Skizze ein. (q  1,00 10  8C ;  0  8,85  10 12 As /Vm , a=5,00 cm)

b)

Sie möchten mit einer vierten Punktladung der Größe +q dafür sorgen, dass das elektrische Feld im Punkte P verschwindet! Wo in der x-y-Ebene (Koordinaten) müssen Sie diese vierte Ladung platzieren?

c)

Wie b.), aber mit vierter Ladung der Größe –q.

Aufgabe 2: Plattenkondensator

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Ein Elektronenstrahl soll wie in der Skizze gezeigt mit Hilfe eines Plattenkondensators um den Winkel  abgelenkt werden. Die beiden Platten haben die Länge L und den Abstand d, die Elektronen besitzen die kinetische Energie T und treten parallel zu den Platten ein. Die Elektronen besitzen eine negative Elementarladung –e. a)

Welche Spannung U muss an die obere Platte relativ zur unteren angelegt werden? Drücken Sie diese Spannung als Funktion der anderen gegebenen Parameter aus!

b)

Derselbe Kondensator, an den nach wie vor die Spannung U angelegt bleibt, wird nun mit einem Dielektrikum mit der Dielektrizitätskonstante  ausgefüllt, indem ein entsprechend geformter Quader mit konstanter Geschwindigkeit v zwischen die Platten geschoben wird. Welcher Strom fließt während dieses Vorgangs von der Spannungsquelle auf die Kondesatorplatten? Die in der Zeichnung nicht angegebene Breite der Platten sei B. Drücken Sie diesen Strom durch die elektrische Feldkonstante 0 und die gegebenen Parameter aus!

Aufgabe 3: Magnetfeld um einen stromdurchflossenen langen Leiter

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Bei voller Leistungsaufnahme fließen etwa 1400 A durch den Fahrdraht eines ICE-3-Zuges. (Obwohl es sich dabei um einen Wechselstrom mit einer Frequenz von (16,66) Hz handelt, wollen wir für diese Aufgabe Gleichstrom annehmen). Wie groß ist das Magnetfeld H, das dieser Strom in einem Abstand von 10,0 m vom Fahrdraht erzeugt und wie groß die dazu gehörige magnetische Flussdichte B? Die magnetische Feldkonstante hat den Wert 4·10-7 VsA-1m-1. Vergleichen Sie die Flussdichte mit der des Erdmagnetfeldes von 48 µT. Was sollte eine Kompassnadel in Ihrer Hand tun, wenn solch ein Zug an Ihnen vorbei fährt?...