electrical_engineering_1:aufgabe_5.1.5 [MEXLE Wiki]

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<panel type="info" title="Aufgabe 5.1.5 Variation: Kräfte auf Ladungen (Klausuraufgabe, ca 8% einer 60minütigen Klausur, WS2020)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>

<WRAP right>
{{elektrotechnik_1:coulombkraftgeometrieiii.jpg?400}}
</WRAP>

Gegeben ist eine im Vakuum befindliche Anordnung elektrischer Ladungen (siehe Bild rechts). \\
Die Ladungen haben folgende Werte: \\
$Q_1=2 μC$ 	(Punktladung) \\
$Q_2=-4 μC$ 	(Punktladung) \\
$Q_3=0 C$ 	(unendlich ausgedehnte Flächenladung)

$\varepsilon_0=8,854\cdot 10^{-12}  F/m$  , $\varepsilon_r=1$

1. Berechnen Sie Betrag der Kraft von $Q_2$ auf $Q_1$, ohne die Kraftwirkung von $Q_3$.

<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_5_1_5_1_Endergebnis">{{icon>eye}} Endergebnis</button><collapse id="Loesung_5_1_5_1_Endergebnis" collapsed="true">
\begin{align*}
 |F_C| = 0,3595 N -> 0,36 N
\end{align*}
 \\
</collapse>

2. Ist diese Kraft anziehend oder abstoßend?

<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_5_1_5_2_Endergebnis">{{icon>eye}} Endergebnis</button><collapse id="Loesung_5_1_5_2_Endergebnis" collapsed="true">
Die Kraft ist anziehend, da die Ladungen unterschiedliche Vorzeichen haben. \\ \\ \\
</collapse>

3. Nun sei $Q_2=0$ und die Flächenladung $Q_3$ in der Art gestaltet, dass sich ein homogenes elektrisches Feld mit $E_3=200 kV/m$ ergibt. \\ Welche Kraft (Betrag) ergibt sich nun auf $Q_1$?


<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_5_1_5_3_Endergebnis">{{icon>eye}} Endergebnis</button><collapse id="Loesung_5_1_5_3_Endergebnis" collapsed="true">
\begin{align*}
 |F_C| = 0,4 N 
\end{align*} \\
</collapse>


</WRAP></WRAP></panel>