Elektrizitätslehre

Ladungen & Felder - Oberstufe

F

  • Wie lautet das Gesetz von COULOMB?
  • Wie ist das Feld im Innern eines Plattenkondensators?
  • Wie viel Energie kann ein Kondensator speichern?

Feldlinienbilder in Elektrischen Feldern

Aufgabe

a)Zeichnen Sie in das Innere des nebenstehend skizzierten Plattenkondensators die elektrischen Feldlinien ein.

b)Im Kondensator herrsche die elektrische Feldstärke E = 0,50·104 V/m, der Abstand der Platten ist d = 10 cm. Das Potential der negativ geladenen Platte werde zu Null angenommen. Skizzieren Sie in das Bild von Teilaufgabe a) die Äquipotentiallinien für 400V; 300V; 200V und 100V.

 

c)In die Mitte des Feldes des Plattenkondensators wird eine ungeladene, isolierte Metallkugel gebracht. Skizzieren Sie auch für diesen Fall den Verlauf der Feldlinien im Kondensatorinneren qualitativ.

Lösung

a) 

 

b)Aus der Feldstärke von E = 0,50·104 V/m und dem Abstand der Platten d = 10 cm lässt sich die Spannung zwischen den Platten berechnen:

U = E · d    →    U = 0,50·104· 0,10 V  = 0,50·103 V

Die positive Platte hat dann das Potential 500 V und die negative Platte das Potential 0 V. Da beim homogenen Feld das Potential linear ansteigt, muss man die Strecke zwischen den Platten nur in fünf gleiche Teile aufteilen um die geforderten Äquipotentiallinien zu erhalten.

 

c)Auf der neutralen Kugel werden Ladung influenziert:

Negative Ladungen auf der Seite, welche der positiven Platte zugewandt ist;

Positive Ladungen auf der Seite, welche der negativen Platte zugewandt ist;