Übungen "Elektrisches Feld"

(E. Gerst)

1.1 Eine auf einem Isolierstab befestigte Metallkugel mit dem Radius 1,5 cm wird auf eine sehr empfindliche Waage gestellt. Die Gewichtskraft wird gemessen. Senkrecht über dieser Kugel wird eine zweite gleichartige Metallkugel isoliert angebracht. Die Kugeloberflächen haben den Abstand a = 6,0 cm. Nun werden beide Kugeln positiv geladen.
Jede trägt die Ladung 3,4·10-8 C.
  1. Begründen Sie, warum eine veränderte Kraft auf die Waagschale wirkt.
  2. Um welchen Betrag hat sich die Kraft auf die Waagschale geändert? Hinweis: Beim Abstand 6,0 cm ist die el. Influenz zu vernachlässigen.
  3. Eine Waage dient zur Bestimmung der Masse des auf die Waagschale gelegten Körpers. Welche Massenänderung wird angezeigt?
  4. Was bewirkt die el. Influenz, wenn der Abstand a auf 1,0 cm reduziert wird?
Lösung:
  1. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Auf die untere Kugel wirkt zusätzlich zur Gewichtskraft die Coulombkraft.
  2. Abstand der Kugelmittelpunkte r = a + 2·rK = 0,09 m
    F = 1,3 mN.
  3. ms = 130 mg
  4. Ladungsschwerpunkte sind weiter von einander entfernt → geringere Kraft