35 Rechenbeispiele 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?

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`?

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?

448
🖩

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

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?

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?

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`?

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?

3588
🖩

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

4607
🖩

Wie viel Joule sind 2 MeV?

6791
🖩

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

 

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21. Elektrisches Feld und Materie

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