Ionen im elektrischen Querfeld

Nach Grundkursabitur Bayern 1998-1-2


Eine positiv geladene Wolke in 400 m Höhe bildet zusammen mit dem Erdboden einen Plattenkondensator (Fläche einer "Platte" 8,0 km2 ). Zwischen Wolke und Erde herrscht die Feldstärke E = 1,2 · 105 V/m, die so hoch ist, dass eine Entladung durch die Luft (Blitz) unmittelbar bevorsteht.

a)

Wie groß ist die Ladung der Wolke, welche Spannung herrscht zwischen ihr und dem Boden?
[zur Kontrolle: Q = 8,5 C] (5BE)


b)

Welche Ladung müsste ein kugelförmiges Wassertröpfchen mit 2,0 mm Durchmesser haben, wenn es vor Entladung der Wolke zwischen dieser und der Erde bei Windstille gerade schweben würde? (Der Auftrieb in Luft ist zu vernachlässigen.) (6BE)


c)

Wie lange würde die Entladung der Wolke dauern, wenn die mittlere Stromstärke des Blitzes 4,0 kA betragen würde? (3BE)


d) Noch bevor es zu einer Entladung kommt, drückt ein Fallwind die Wolke auf eine niedrigere Höhe herab. Die Ladung der Wolke bleibe dabei konstant. Wie ändert sich qualitativ die elektrische Feldstärke zwischen Wolke und Erde? Wird eine Entladung der Wolke dadurch wahrscheinlicher? Geben Sie eine kurze Begründung. (6BE)

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