Onlinetest 3 PDF

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Lösung Onlinetest 3...

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Aufgabe 1 Stetigkeitsbedingungen Gegeben sei der unten abgebildete Kugelkondensator mit geschichtetem, nicht leitenden Dielektrikum. Zwischen der inneren Kugel und der äußeren Kugelschale sei eine Spannung U 6= 0 angelegt. Es gelte ε1 > ε2 . Welche Aussage über die elektrische Feldstärke E~ bzw. die elektrische Flussdichte D~ an der Grenzfläche zwischen den beiden Dielektrika dieses Kugelkondensators ist zutreffend?

a) Die zur Grenzfläche tangentiale Komponente von E~ verschwindet nicht und ist stetig. b) Die zur Grenzfläche tangentiale Komponente vonD~ verschwindet nicht und ist stetig. c) Die zur Grenzfläche normale Komponente von E~ verschwindet nicht und ist stetig. d) Die zur Grenzfläche normale Komponente von D~ verschwindet nicht und ist stetig.

1

Aufgabe 2 Quergeschichteter Plattenkondensator Welche statischen Feldbilder gehören zu dem unten dargestellten quergeschichteten Plattenkondensator? Berücksichtigen Sie bei Ihren Überlegungen die Stetigkeitsbedingungen der Felder an dem Materialübergang.

a)

b)

c)

d) 2

Aufgabe 3 Potentialverteilung Welche Aussage(n) über die Potentialverteilung Φeines elektrostatischen Problems ist (sind) richtig? a) Für ein Material mit Permittivität ε0 und einer Ladungsverteilung ρ genügt die Potentialverteilung in einem Rechengebiet der Differentialgleichung ∆Φ= −ρ/ε0 . b) Die Potentialverteilung ist dann eindeutig bestimmt, wenn ihr Verlauf auf dem Rand des Rechengebietes vorgegeben ist. c) In leitfähigen Material gilt Φ= konst. d) In der Elektrostatik ist das elektrische Feld immer wirbelfrei.

Aufgabe 4 Plattenkondensator Experiment Gegeben sei ein Plattenkondensator. Der Plattenzwischenraum sei mit Luft (ε1 = ε0 ) gefüllt. An den Kondensator ist die Gleichspannung U 6= 0 angelegt. Es befinde sich die Ladung Q auf den Kondensatorplatten und im elektrischem Feld des Kondensators sei die Energie We gespeichert. Der Kondensator wird von der Spannungsquelle nicht getrennt. Nun wird ein Dielektrikum mit ε2 = 4 · ε0 zwischen den beiden Platten eingebracht. Welche Aussage(n) ist (sind) richtig? a) Die Feldenergie We vervierfacht sich aufgrund der vierfachen Kapazität des Kondensators. b) Die Feldenergie We des Kondensators bleibt erhalten. c) Die Spannung U am Kondensator ändert sich nicht. d) Die Ladung Q des Kondensators bleibt erhalten.

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Aufgabe 5 Lösung Aufgabe 5.1 Aufgabe 1 Richtig sind: a)

Aufgabe 5.2 Aufgabe 2 Richtig sind: a), c)

Aufgabe 5.3 Aufgabe 3 Richtig ist: a), b), c), d)

Aufgabe 5.4 Aufgabe 4 Richtig sind: a), c)

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