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Up: Grundkurs IIIb für Physiker

Übungsblatt 01
Grundkurs IIIb für Physiker

Othmar Marti, (othmar.marti@physik.uni-ulm.de)

21. 10. 2002 oder 28. 10. 2002

Aufgaben für die Übungsstunden

  1. Entlang der $x$-Achse von $x=0$ bis $x=\ell$ sei die Ladung $Q$ homogen verteilt. Berechnen Sie das elektrische Feld für einen Punkt $P = (\xi;0;0)$ auf der $x$-Achse mit $\xi>\ell$!
  2. Berechnen Sie das elektrische Feld entlang der Mittelsenkrechten für die Ladungsverteilung in der Aufgabe 1
  3. Berechnen Sie anhand des Resultates von Aufgabe 2 das elektrische Feld in der Nähe einer unendlich ausgedehnten Linienladungsverteilung.
  4. Die Ladung $q$ sei auf einem Kreisring mit Radius $r$ homogen verteilt. Die Symmetrieachse des Kreisringes sei die $x$-Achse. Berechnen Sie auf der $x$-Achse das elektrische Feld.
  5. Die Ladung $q$ sei homogen auf einer Kreisscheibe mit dem Radius $r$ verteilt. berechnen sie das elektrische Feld auf der Symmetrieachse.
  6. Berechnen Sie mit dem Gaussschen Gesetz das elektrische Feld innerhalb und ausserhalb einer geladenen, unendlich ausgedehnten Zylinderfläche.
  7. Berechnen Sie mit dem Gaussschen Gesetz das elektrische Feld innerhalb und ausserhalb eines homogen geladenen, unendlich ausgedehnten Zylinders.

Hausaufgaben

  1. Betrachten sie zwei unendlich lange, konzentrische Zylindermantel. Der innere Mantel habe den Radius $R_1$ und trage die Oberflächenladungsdichte $\sigma_1$. der äussere Zylindermantel habe den Radius $R_2 >R_1$ und trage die Oberflächenladungsdichte $\sigma_2$.
    1. Verwenden Sie das Gausssche Gesetz, um das elektrische Feld in den Bereichen $r<R_1$, $R_1 < r
<R_2$ und $R_2<r$ zu berechnen.
    2. Wie müssen das Verhältnis $\sigma_1/\sigma_2$ und dessen Vorzeichen sein, damit das elektrische Feld für $r>R_2$ null ist.
    3. Skizieren sie in diesem Falle die elektrischen Feldlinien.
    4. Kennen Sie Bauelemente, die so aufgebaut sind?
  2. Für das nach unten weisende elektrische Feld knapp oberhalb der Erdoberfläche wurde $150 V/m$ gemessen. Welcher Gesamtladung der Erde entspräche dieser Wert?
  3. Zwei gleiche homogene Linienladungen der Länge $\ell$ befinden sich im Abstand $d$ voneinander auf der $x$-Achse.
    1. Welche Kraft üben sie aufeinander aus?
    2. Zeigen sie, dass für $d\gg\ell$ die oben berechnete Kraft in $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{(\lambda\ell)^2}{d^2}$ übergeht.

Lösungen Aufgaben für die Übungsstunde

Lösungen Hausaufgabe

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Grundkurs IIIb für Physiker

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The command line arguments were:
latex2html uebungsblatt01

The translation was initiated by marti on 2004-11-05



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Othmar Marti
Experimentelle Physik
Universiät Ulm