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RechenbungenPHYSIKIWS2014/15Blatt12:23.01.2015
67. Gegeben sei ein unendlich langer geradliniger dnnerDrahtmit
einem Radius von 3
mm,aufdemproMeterLngeN=1010berschusselektronensitzen.a)ZeigenSie,dassdaselektrischeFeldimAbstandrvonderDrahtachsegegebenistdurchE=
/ (2 r 0),wobei
dieLinienladungsdichte(LadungenproLngeneinheit)ist.b)BerechnenSiedieelektrischeFeldstrkedirektanderDrahtoberflcheundineinemAbstandvon1cmvonderMitteliniedesDrahtes.
68.
DreigleicheKondensatorenwerdensozusammengeschaltet,dassihreGesamtkapazittmaximal
ist und 15 F betrgt. a) Beschreiben Sie, wie die
Kondensatorenzusammengeschaltet sind. b) Es gibt drei weitere
Mglichkeiten, die
Kondensatorenzusammenzuschalten.WiegrosinddieGesamtkapazittenindiesendreiFllen?
69. Sie geben Ihrem Nachbarn Starthilfe, weil seine Batterie
entladen ist. Die
QuellenspannungderentladenenBatteriesei11V,diedergeladenenBatterie12V.DieInnenwiderstndederbeidenBatteriensindjeweils0.02,undderGesamtwiderstanddes
Starterkabels ist 0.01 . a) Welche Pole Ihrer geladenen Batterie
und
derentladenenBatteriedesNachbarnsolltenSiemitHilfedesStarterkabelsverbinden?b)WiegroistderLadestrom?c)WiegroistderStrom,wennSiediebeidenBatterienandenfalschenPolenverbinden.
70. EinKondensatormitKapazittCseiaufdieSpannungU0
aufgeladen. Wenn man den Schalter S (siehe Skizze)schliet, dann
fliet ein Strom ber den elektrischenWiderstand R) Berechnen Sie die
ohmscheVerlustleistungimWiderstandalsFunktionderZeit,unddarausdie
gesamte imWiderstanddissipierte
Energie.ZeigenSie,dassdieseEnergiegleichderursprnglichimKondensatorgespeichertenelektrischenEnergieist.
71.
EinlangerdnnerStabmagnetderMasseMundLngeLmitmagnetischemMomentm
parallel zu seiner Lngsachse sei in der Mitte drehbar gelagert
und werde
alsKompassnadelverwendet.DieseKompassnadelwerdeineinemhomogenenMagnetfeldB
um einen kleinen Winkel um seine Gleichgewichtslage ausgelenkt und
dannlosgelassen.a)ZeigenSieerstallgemein,dassdieKompassnadelfrdenFall,dasskeineReibung
vorherrscht, eine harmonische Schwingung um die
Gleichgewichtslageausfhrt.BerechnenSiedieFrequenzdieserSchwingungfrB=30T,m=10Am2,M=50g,undL=1cm.
72. Zwei parallele und in gleiche Richtung von Strom
durchflossene lange gerade Leiter
befindensichineinemAbstandvon2cm.DieStrmebetragenI1=50AundI2=100A(Skizze
anfertigen). a) Wie gro ist das Magnetfeld B (Betrag und Richtung,
bitte inSkizzeeintragen)genau inderMitte zwischendenbeiden
Leitern?b) Finden
SieundberechnenSieeinenPunktindemdasGesamtfeldNullwird(inSkizzeeinzeichnen).
