Aufgaben zu Grundlagen über Felder
Inhaltsverzeichnis
Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)
Versuche beschreiben und erklären mit der Nahwirkungstheorie.
Segnersches Rad, ...
Fern- und Nahwirkungstheorie
Verschiedene Theorien beschreiben und unterscheiden können.
Wesentliche Unterschiede nennen.
Argumente für/gegen die Theorien.
Feldenergie
Begründen Sie möglichst anschaulich, warum ein Feld Energie enthält.
Beispiel für Energie ins Feld stecken und Energie herausholen.
Wie beschreibt man diese Vorgänge mit der Fernwirkungstheorie?
Graphische Darstellung von Feldern
Ladungsverteilungen vorgeben, Linien und Flächen zeichnen
Linien und Flächen vorgeben, Kraftrichtung aus der Druck- und Zugrichtung erschließen.
Linien und Flächen vorgeben, Kraftrichtung eines Probekörpers erschließen.
Die Feldstärke
Definition erklären Feldstärke als Ortsfaktor.
Warum ist das für das magnetische Feld noch nicht praktisch messbar?
Je zwei Größen gegeben, eine gesucht: Feldstärke gesucht, Ladung gesucht, Kraft gesucht.
Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes
Masse der Erde
- Wieviel (schwere) Masse hat die Erde?
Dazu kann man näherungsweise die Erde als Kugel betrachten. Den Erdradius konnte man schon in der Antike bestimmen und wird heute mit Hilfe von Satelliten vermessen:
- [math]R \approx 6380 km [/math]
Ausserdem kann man auf der Erde die Gravitationsfeldstärke zu [math]g \approx 9 {,}81 \rm \frac{N}{kg}[/math] bestimmen.
Mit einer Gravitationsdrehwaage kann man weiterhin die Gravitationskonstante messen:
- [math]G=6{,}673\;84\; \cdot 10^{-11} \mathrm{\frac{m^3}{kg \cdot s^2}} [/math]
Wie "schwer" ist also die Erde?
Gravitationsfeldstärke im All
- Wie groß ist die Gravitationsfeldstärke in einem Abstand von 3680 km über dem Erdboden?
- Welche Kraft wirkt dort auf einen 1000kg schweren Satelliten?
Lösen Sie diese Aufgabe auf zwei Wegen.
Einmal, indem Sie die Erdmasse als bekannt voraussetzen. Und einmal, indem Sie sich überlegen, wie sich die Feldstärke verändert, wenn der Abstand zum Erdmittelpunkt verdoppelt wird.
Gravitation in der Erdkugel
Probekörper im Kondensator
Zwei geladene Platten, je 30cm x 30cm groß, eine mit 8 10-8 C, die andere mit -8 10-8 C.
- Bestimmen Sie die Stärke des elektrischen Feldes unter der Annahme, dass das Feld sich ausschließlich zwischen den Platten befindet und dort homogen ist.
- Warum ist dabei die Feldstärke zwischen den Platten nicht vom Abstand der Platten abhängig?
Zwischen die Platten wird ein negativ geladener Tischtennisball gehängt. Auf ihn wirkt eine Kraft von 0,01 N.
- In welche Richtung wird der Ball gezogen?
- Wieviel Ladung sitzt auf dem Ball?
