1) Zwischen den Platten eines
Plattenkondensators schwebt ein geladenes Metallkügelchen. Die
Metallkugel hat die Masse m = 5 g und der Abstand zwischen den Platten
beträgt d = 10 mm. Nun ist die Frage, welche Ladung die
Metallkugel aufweist. Fangen wir zuerst einfach ein. An dem
Plattenkondensator liegt eine Spannung von 600 Volt angelegt
a)
Da die Kugel im elektrischen Feld schwebt, wirkt keine
äußere Kraft auf die Kugel => Gewichtskraft = elektrische
Kraft
b) Wir können die Ladung nicht berechnen
2) Setzen wir die Aufgabe 1 um, so ergeben sich folgende Formeln
a) E = F : Q bzw. E = U : d
b) E = F · Q bzw. E = U · d
3) Die Formel für die Gewichtskraft ist
a) F = m : g
b) F = m · g
4) Nun können wir die Formeln zusammenführen, und erhalten als Ergebnis
a) Q = (m · g · d) : U
b) Q = (m· g) · U
5) Eine Braunsche Röhre hat einen Ablenkkondensator
(Länge 10 cm), in diesen tritt ein Elektronenstrahl ein, der die
Beschleunigungsspannung von 600 V durchlaufen hat (der Elektronenstrahl wird durch die angelegte Spannung beschleunigt),
genau in der Mitte der Platten ein (Plattenabstand 10 mm). Mit
welcher Geschwindigkeit treten die Elektronen in den Ablenkkondensator?
a)
die kinetische Energie der Elektronen "stammt" aus der Energie des elektrischen Feldes:
b) die Geschwindigkeit kann nicht berechnet werden.
6) Lösen wir Aufgabe 5:
a) Wie in Aufgabe 5 beschrieben, kann die Aufgabe nicht gelöst werden
b)
E = Q · U = 0,5 · m · v²
=> v² = 2· (Q · U) : m
(m = Masse eines Elektrons, Q = Ladung eines Elektrons, siehe
Formelsammlung)
7) Gegeben sind zwei Metallkugeln mit einer Ladung
Q1 = 4 C und Q2 = - 2 C. Man lässt die Kugeln sich kurzzeitig
berühren und entfernt sie dann wieder voneinander. Welche Ladung
hat jede Kugel