Physik: E-Lehre

[Ranarion]

Hallo zusammen,
wir haben ne ganze Menge Aufgaben von unserem Physiklehrer bekommen und da dachte ich mir, dass ich die ja auch mal machen könnte. Leider blicke ich da fast gar nicht durch. Kann mir da wer helfen? Ich will jetzt nicht, dass ihr mir die Aufgaben alle löst, ich bräuchte nur nen Lösungsansatz. Wäre echt nett.

1. Zeigen Sie: ist die Kapazität einer freistehenden Leiterkugel mit dem Radius r. (Anleitung: Betrachten Sie die Potentialdifferenz zwischen Kugeloberfläche und Erde [unendlich ferner Punkt].)

Das mit der Potentialdifferenz hab ich verstanden, aber was das mit der Kapazität zu tun hat weiß ich nicht...


2. Ein auf die Spannung aufgeladener Kondensator mit der Kapazität parallelgeschaltet. Berechnen Sie die Spannung U, die an beiden Kondensatoren anliegt.
Untersuchen Sie, ob bei diesem Vorgang a) die Ladung und b) die elektrische Energie erhalten bleibt. Begründen Sie ihre Aussage (gegebenenfalls auch mit quantitativen Angaben).

Auch hier fehlt mir irgendwie überhaupt eine Idee, wie ich da was ausrechnen kann oder begründen kann


3. Wie groß müsste die Plattenfläche eines luftgefüllten Plattenkondensators sein, der bei einem Plattenabstand von d = 1 mm und einer Spannung von U = 220 V die gleiche Energie speichert, wie eine Autobatterie von 12 V und 88 Ah?

Hier habe ich mir folgendes überlegt: Für den Kondensator kann ich die Formel nehmen und diese Formel mit gleichsetzen. Wenn ich das jetzt allerdings nach A auflöse komme ich auf . Das sieht nicht wirklich richtig aus...


4. Begründen Sie:
a) Verdoppelt man den Plattenabstand eines von der Spannungsquelle getrennten Plattenkondensators, so verdoppelt sich auch der Energieinhalt des Feldes. Woher kommt die gewonnene elektrische Energie?
b) Durch Veränderung des Plattenabstandes bei einem von der Spannungsquelle getrennten Plattenkondensator bleibt die Kraft, mit der sich die beiden geladenen Platten anziehen, konstant.
c) Die Kraft auf eine Platte des Plattenkondensators ist . Sehen Sie einen Widerspruch zur Definition der Feldstärke: ?

Bei a) habe ich in Erinnerung, dass der Energiegewinn durch die verrichtete Arbeit entsteht. Wenn ich bei d vergrößere wird E allerdings kleiner...
Bei b) komme ich auf eine Veränderung der Kraft, wenn ich nach umforme und weiter nach .
Bei c) sehe ich einen Widerspruch, wenn ich das beides nach E umforme und ich denke mal, dass das nicht so sein sollte, dass ich da einen Widerspruch sehe.


5. Ein Öltröpfchen (, ) schwebt zwischen den Platten eines Kondensators mit dem Plattenabstand d= 0,50 cm bei einer Spannung von U =214 V.
a) Wieviel Elementarladungen trägt es?
b)Mit welcher Geschwindigkeit würde es in Luft ohne elektrisches Feld sinken? (\eta_\text{Luft} = 1{,}828\cdot10^{-5} N \frac{s}{m^2})
c) Bei welcher Spannung würde es mit der in b) errechneten Geschwindigkeit steigen?

Bei a) habe ich die Formel benutzt und das Ergebnis durch e geteilt und bin auf 501 Elementarladungen gekommen, stimmt das?
Bei b) und c) habe ich überhaupt keine Ahnung, wie ich das ausrechnen soll...
Das ganze bezieht sich auf das Stokessche Gesetz soweit ich weiß, aber mit dem kann ich nicht wirklich was anfangen.


6. Der Kern eines Sauerstoffatoms enthält 8 Protonen und die Schale 8 Elektronen.
a) Wie groß ist die negative Ladung von 10 mg Sauerstoff. (Hierzu haben wir eine Tabelle bekommen mit der ich nix anfangen kann. Für Sauerstoff steht da folgendes drin:
Wertigkeit z = 2
Ä = m/Q in mg/C = 0,0829
in kg/kmol = 16,0
Ä/ = n/Q in kmol/C = 0,518
zn/Q in kmol/C = 1,04
b) Man stelle sich die Ladung der Elektronen und die Ladung der Protonen von 10mg Sauerstoff jeweils punktförmig konzentriert vor. Welche Kraft würden sie im Abstand von 2cm aufeinander ausüben?

a)Keine Ahnung, was ich davon für die Aufgabe brauche...
b) Da, ich a) nicht lösen konnte, geht das hier auch nicht.


7. Obwohl die Driftgeschwindigkeit von Elektronen in einem metallischen Leiter sehr klein ist, leuchtet eine elektrische Lampe fast sofort nach dem Schließen des Schalters auf. Erklären Sie dies.

Ich denke mal, dass liegt daran, dass überall im Leiter bewegbare Elektronen sind, also auch in der Lampe. Sobald der Stromkreis geschlossen wird bewegen sie sich und damit leuchtet auch die Lampe jetzt schon.


8. Berechnen Sie mit der in der Tabelle gegebenen Beweglichkeit die Dichte der Elektronen in Silber und Wismut. (Spezifische Widerstände , )
In der Tabelle steht für Silber und für Wismut .

Ich habe leider gar keine Ahnung, welche Formel ich hier benutzen muss


9. Berechnen Sie die Driftgeschwindigkeit der Elekrtonen in einem Silberdraht der Länge d = 3,5 m bei einer Spannung von U = 1 V.

Hier habe ich alles, was ich hatte in eingesetzt und bin auf v = 1,6 m/s gekommen.


10. Eine Spule (n = 5000, r = 12 cm) wird aus der Achsendrehung (f = 20 s^(-1)) abgestoppt. Dabei wird eine Ladung gemessen. Spule und Messgerät haben den Gesamtwiderstand . Berechnen Sie daraus die spezifische Ladung eines Elektrons. (Tolman-Versuch!)
Anleitung: Die Kräfte und sind im Gleichgewicht; der meßbare Spannungsstoß ist .

Auch hier fliegen tausend Zahlen und Symbole durhc meinen Kopf, aber wie das gehen soll weiß ich davon nicht. Ich habe hier in meinem Buch auch keine Beschreibung des Tolman-versuchs gesehen, die mir weitergeholfen hat.

Das ist jetzt ne ganze Menge, aber ich blicke da echt nicht mehr durch...

Mfg Ranarion