78 Aufgaben zum Kapitel

175
🖩

Bei einem Blitzgerät wird in 5 s durch eine Batterie ein Kondensator geladen und darin eine Energie von 20 J gespeichert. 15% dieser Energie werden während des Blitzes in 1/1000s als Licht ausgestrahlt. Wie groß ist die mittlere Leistung beim Laden und die mittlere Lichtleistung beim Blitzen?

379
🖩

Welche Kapazität hat ein Kondensator aus zwei kreisförmigen Platten mit 30 cm Durchmesser bei einem Luftabstand von 2,5 mm?
Auf welchen Wert erhöht sie sich durch Einführung eines Dielektrikums (`ε_r=6,4`)?

383
🖩

Die Platten eines Kondensators haben einen Abstand von 0,1 mm in Luft.
Die Kapazität soll 2,7 µF betragen.
Wie groß müsste die Plattenfläche sein?

385
🖩

Kondensator

Welche Ladung trägt jede der beiden Platten eines Kondensators (`C=6" pF"`, `d=2" mm"`), der auf 220 V aufgeladen ist?

Welche Beschleunigung erfährt in ihm ein Tröpfchen von `m=4*10^{-9}" g"` Masse, das eine Elementarladung trägt?

387
🖩

In einer Röntgenröhre werden Elektronen mit einer Spannung von 40 kV beschleunigt. Welche Geschwindigkeit erreichen sie?

389
🖩

Kondensatoren

An zwei parallel geschalteten Kondensatoren, von denen einer die Kapazität 4,7 µF besitzt, liegt die Spannung 18 V. Beide enthalten die Gesamtladung 162 µC. Welche Kapazität besitzt der zweite Kondensator? Welche Energiemenge ist in ihm gespeichert?

390
🖩

Plattenkondensator

Zwischen zwei kreisförmigen Platten eines Kondensators (Durchmesser 25 cm, Abstand 1 mm) befindet sich Glimmer (`epsilon_"r"= 7,3`).
Wie groß ist seine Kapazität?

393

Welche Eigenschaften eines elektrisch ungeladenen Körpers bewirken, dass er von einem geladenen angezogen wird?

394
🖩

Plattenkondensator

Ein Plattenkondensator (Plattenabstand `d=3" mm"`) besitzt in einem Dielektrikum mit `ε=2,4` die Kapazität 80 pF. Wie groß sind die Kapazität ohne Dielektrikum und die Plattenfläche `A`?

396

Welche Eigenschaften haben Feldlinien?

397

Eine leitende Kugel befindet sich in einem Plattenkondensator. Wie sehen die Feldlinien aus?

400

Warum stehen elektrische Feldlinien immer normal auf Leiteroberflächen (in der Elektrostatik)?

401
🖩

Plattenkondensator

Welche Plattengröße wäre bei Verwendung eines Dielektrikums mit `epsilon_"r"=5 `und der Dicke 0,07 mm erforderlich, um eine Kapazität von 1 Farad zu erreichen?

403
🖩

Kondensator

Ein Kondensator von 2 µF wird auf 50 V aufgeladen. Danach wird er mit einem Kondensator von 4 µF, der auf 100 V aufgeladen wurde, parallel geschalten. Wie groß sind Ladung und Spannung des Systems sowie die Einzelladungen der Kondensatoren?

404
🖩

Elektrolytkondensator

Welche Energie speichert ein Elektrolytkondensator von der Kapazität 12 µF, wenn er auf eine Spannung von 310 V aufgeladen wird?

405
🖩

Kondensatoren

Zwei parallelgeschaltete Kondensatoren, von denen einer die Kapazität 2,8 µF besitzt, liegen an der Spannung 22,7 V und enthalten die Gesamtladung 75 µC.

Welche Kapazität hat der zweite Kondensator?

Welche Energiemenge ist in ihm gespeichert?

442
🖩

In einem Blitzgerät wird ein Kondensator mit einer Kapazität von 100 µF in 5 s bis zu einer Spannung von 500 V geladen. Beim Blitzen wird er in 1 ms entladen.

Wie groß ist die mittlere Leistung beim Laden?

Wie groß ist der mittlere Lichtstrom beim Blitzen (`eta=80" lm/W"`)?

445
🖩

Kondensatoren

5 Kondensatoren von je 10 nF sind entsprechend der gegebenen Schaltung zusammengeschlossen. Wie groß ist die Gesamtkapazität?

446
🖩

Kondensatoren in Serie

Drei Kondensatoren von je 33 nF werden in Serie geschaltet. Wie groß ist die Gesamtkapazität?

447

Bauformen von Kondensatoren

448
🖩

Welche Spannung ist nötig, um 20 µF mit 5 mC aufzuladen?

449

Was ist ein „Faraday’scher Käfig“?

451

Was ist der Unterschied zwischen einem Isolator und einem Leiter?

454

Wo befinden sich überschüssige Ladungen in einem Leiter?

455
🖩

Auf eine Ladung wirkt in Wasser eine Kraft von 0,01 N.

Wie groß wäre die Kraft unter sonst gleichen Bedingungen in Luft?

456
🖩

Kondensatoren in Serie

Zwei in Serie geschaltete Kondensatoren von 1,5 µF bzw. 3,5 µF liegen an der Spannung 110 V.

Auf welche Teilspannungen laden sie sich auf?

Welche Ladungsmengen enthalten sie?

457
🖩

Energie im Kondensator

Wie groß ist die von einem 60 pF Kondensator gespeicherte Energie, wenn er auf eine Potenzialdifferenz von 2 kV gebracht wird?

458
🖩

Welche Ladung erzeugt in Petroleum in 15 cm Entfernung eine Feldstärke von 2000 V/m?

459
🖩

Wie groß ist die von einem 60 pF Kondensator gespeicherte Energie, wenn auf jeder der Platten eine Ladung von 30 nC sitzt?

460
🖩

Energie im Kondensator

Ein Kondensator ist mit 9,6 nC geladen und hat eine Potentialdifferenz von 120 V zwischen den Platten. Wie groß sind seine Kapazität und die in ihm gespeicherte Energie?

464
🖩

5 Kondensatoren von je 10 nF werden in Serie geschaltet.
Wie groß ist ihre Gesamtkapazität?

466
🖩

Zwei parallelgeschaltete Kondensatoren, von denen der eine die Kapazität 4,7 µF besitzt, liegen an der Spannung 25 V und enthalten die gesamte Ladung 215 µC.
Wie groß ist der zweite Kondensator?

1123

Was versteht man unter einem elektrischen Leiter?

1124

Was passiert, wenn man einen Leiter in ein elektrisches Feld bringt?

1125

Was ist Influenz?

1126
🖩

Zwei Ladungen `Q_1=1" μC"` und `Q_2=0,1" μC"` werden von einem Abstand `a=2" m"` auf `b=1" m"` angenähert (im Vakuum). Welche Arbeit ist erforderlich?

1127

Was ist ein Dipol?

1128

Was versteht man unter Polarisation?

1129

Was ist Piezoelektrizität?

1130

Was ist ein elektrischer Kondensator?

1132

Was ist die Kapazität eines Kondensators?

1133

Wie lautet die SI-Einheit der Kapazität?

1134

Wie groß ist die in einem Kondensator gespeicherte Energie?

1136

Wie groß ist die Gesamtkapazität bei der Serienschaltung von Kondensatoren?

1137

Wie groß ist die Gesamtkapazität bei der Parallelschaltung von Kondensatoren?

1307
🖩

Ein Plattenkondensator (Plattenfläche = `100 " cm²"`) besitzt in einem Dielektrikum mit `ε_"r" = 2,4` die Kapazität `80 " pF"`.

Wie groß ist der Plattenabstand `d`?

1623

Womit wird die Speicherfähigkeit eines Kondensators für elektrische Energie angegeben?

2346
🖩

Mit Kondensatoren sollten 80 Ws bei einer Spannung von 500 V gespeichert werden. Wie groß ist die erforderliche Kapazität? Wie groß ist die Ladung?

2347
🖩

Ein Plattenkondensator (Plattenabstand 2 cm) ist in Luft auf 300 V aufgeladen. Der Zwischenraum der Platten wird mit Petroleum aufgefüllt. Wie groß ist nun die elektrische Spannung und die Feldstärke zwischen den Platten?

2348
🖩

Wie kann man eine Kapazitat `C_1 = 12" µF"` durch Zuschalten eines zweiten Kondensators auf 10 µF andern?

2349
🖩

Zwei Kondensatoren mit 2 µF und 0,1 µF werden parallel und in Serie geschaltet. Wie groß ist jeweils die Gesamtkapazität?

2351
🖩

Wie groß ist die Energie, die ein Kondensator von 3300 µF speichert, wenn er auf 160 V aufgeladen ist?

2352
🖩

Zwischen zwei quadratischen Platten (Seitenkante 5 cm, Abstand 1 mm) befindet sich Silikon mit `epsilon_"r" = 2,8`. Wie groß ist die Kapazität dieser Anordnung?

3396
✅ *

leitende Kugel

Bringt man Ladung auf eine leitende Kugel auf, so …

3568

Die elektrische Feldstärke ist eine ____ (skalare/vertorielle) Größe; sie wird mit ____ bezeichnet.

3573

Den angegebenen physikalischen Sachverhalten ist jeweils ein Feldname und eine Feldgröße sinnvoll zuzuordnen:

Feldnamen: elektrischen Feld, Schwerefeld, Strömungsfeld, Feld der Temperaturverteilung

Feldgrößen : `vecg`, `vecv`, `vecE`, `T`

a) Eine Flüssigkeit strömt durch den Raum.

Feldname : ____ Feldgröße: ____

b) Körper werden von der Erde angezogen.

Feldname : ____ Feldgröße: ____

c) Im Raum befindet sich ein elektrisch geladener Körper.

Feldname : ____ Feldgröße: ____

d) Ein Stück Eisen wird an einer Seite zur Rotglut erhitzt.

Feldname : ____ Feldgröße: ____

3574

Ein Vektorfeld, dessen Feldgröße (Feldstärke) in dem betrachteten Bereich überall gleichen Betrag und gleiche Richtung hat, heißt ____ Feld; ist dies nicht der Fall, so spricht man von einem ____ Feld.

3575
✅ *

Vektorfelder

Welche der folgenden Aussagen gelten für die grafische Darstellung von Vektorfeldern durch Feldlinienbilder? …

3578

In die Skizze sind einige Feldlinien des gegeben Vektorfeldes einzuzeichnen und anzugegeben ob es sich um ein homogenes oder inhomogenes Feld handelt.

Körper werden von der Erde angezogen (Schwerkraftfeld).

3579

In die Skizze sind einige Feldlinien des gegeben Vektorfeldes einzuzeichnen und anzugegeben ob es sich um ein homogenes oder inhomogenes Feld handelt.

Auf eine Ladung zwischen zwei Kondensatorplatten wird eine Kraft ausgeübt (elektrisches Kraftfeld).

3580
✅ *

Die Höhenschichtlinien auf einer Landkarte sind die graphische Darstellung …

3581

In den skizzierten Feldlinienbildern sind die Vorzeichnen der Ladungen in die Kreise einzusetzen:

3582

Die folgenden Figuren zeigen Feldlinienbilder elektrischer Felder. Die Richtung der Feldlinien sind durch Pfeile einzutragen.

3583

In die angegebenen Skizze sind einige Feldlinien einzuzeichnen und ihre Richtung durch Pfeile zu kennzeichnen.

3588
🖩

Wie groß ist ungefähr die elektrische Feldstärke im Abstand 1 m von einem Proton (Ladung des Protons `e`= `1,6*10^{-19} C`)?

3589

Feldstärkevektor

In die Skizze ist der elektrische Feldstärkevektor im Punkt `"P"` einzuzeichnen. Aus der Änhlichkeit von Dreiecken folgt für seine Größe die Formel `E=` ____ .

3634
✅ *

Dielektrikum

Welche der folgenden Aussagen gelten für ein Dielektrikum, das in das homogene elektrische Feld eines Plattenkondensators gebracht wird? …

3635
✅ *

Kondensator

Bringt man einen Isotlator (Dielektrikum) so zwischen die Platten eines Kondensators, dass der Raum zwischen den Platten ausgefüllt ist, so …

3639
✅ *

Permittivitätszahl

Welche der folgenden Aussagen über die Permittivitätszahl `epsilon_r` ist richtig? …

3640

Wie lautet die Formel für die Kapazität eines Plattenkondensators im Vakuum bzw. mit Dielektrikum?

4607
🖩

Wie viel Joule sind 2 MeV?

5320
✅ *

Lässt man eine Ladung in einem elektrischen Feld frei, so bewegt sie sich entlang einer …

5986
✅ *

Welche Stoffe wurden früher als elektrische Isolatoren bzw. zum Isolieren von elektrischen Leitern benutzt - vor der Zeit der Kunststoffe? …

6353

Aus der Gleichung `C=ε_0*ε_r*{A}/{d}` für die Kapazität eines Plattenkondensators folgt als mögliche Einheit von `ε_0`: `[ε_0]=` ________.

6431

On which property of bodies does the electromagnetic force depend?

6791
🖩

Mit welcher Spannung ist ein Kondensator von 470 μF aufgeladen, wenn in ihm eine Energie von 8 mJ gespeichert ist?

7027
✅ *

Influenz

Was ist Influenz? …

7210
✅ *

Durch einen metallischen Leiter fließt ein elektrischer Strom konstanter Stromstärke. Verfolgt man nun ein Elektron auf seiner „Bahn“ durch das Metall, so stellt man fest, dass seine mittlere elektrische Energie abnimmt während seine mittlere kinetische Energie …

 

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21. Elektrisches Feld und Materie

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