E1) Punktladung und Linienladung: Feldstärke berechnen

Berechne für folgende Anordnung von Ladungen die Feldstärke im Punkt P!

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E2) Plattenkondensator

Die Kapazität eines Plattenkondensators beträgt mit Luft zwischen den Platten 10 pF ( A = 15 cm2 ). Durch Einschieben eines Dielektrikums ( epsr = 5 ) soll die Kapazität auf 20 pF erhöht werden. Wie dick muß das Dieelektrikum sein ?


E3) Kugelkondensator

Berechne die Kapazität eines Kugelkondensators (zwei konzentrische Kugeln), eine entsprechende Formel ist herzuleiten.
Hinweis: Die Fläche unter der Funktion f (x) = 1 / x2 im Intervall [x1, x2] ist ( 1/x1 - 1/x2 )
Zahlenwerte : di = 10 mm, da = 20 mm, epsr = 4.8


E4) Koaxkabel

Berechne die Kapazität eines Koaxialkabels, eine entsprechende Formel ist herzuleiten.
Zahlenwerte : l = 2 km, di = 1 mm, da = 8 mm, epsr = 4.8


E5) Schaltung mit Kondensatoren

Schaltung von Kondensatoren (stationärer Zustand, d.h. Ladungen und Spannungen bleiben konstant). Berechne alle nicht gegebenen Spannungen und Ladungen.
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C1 = 12 nF, C2 = 8 nF, C3 = 4 nF, C4 = 8 nF; U2 = 20 V


E6) Arbeit im elektrischen Feld

In der x-y-Ebene herrscht ein homogenes elektrisches Feld mit der Feldstärke E = 2 V/cm unter einem Winkel von 45° gegen die x-Achse. Das Potential im Ursprung des Koordinatensystems ist 0 V. Zeichne Äquipotentallinien für 2 V, 4 V und 6 V.
Berechne die Arbeit, die geleistet werden muß, um eine Ladung q = 5 As über den Weg A-B-C-D zuverschieben. A (2 cm, 0 cm) , B (4 cm, 0 cm) , C (6 cm, 2 cm) , D (8 cm, 0 cm).


E7) Entladung eines Kondensators über einen Widerstand R

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Maschensatz, Zusammenhang zwischen Strom i(t) und q(t) bzw. uc (t), Rekursionsformel
(Algorithmus,Berechnungsvorgang) für uc(t), theoretischer Verlauf der Spannung uc (t), Zeitkonstante


E8) Energie im elektrischen Feld :

Beispiele (Argumente) für den Energieinhalt, Konzept (Idee) der Herleitung einer Formel für die in einem geladenen Kondensator gespeicherte Energie, Durchführung, Resultat; Energiedichte? (an Hand des Plattenkonsators)


E9) Staberder

Über einen Staberder mit 1.5 m Länge fließt ein Strom von 200 A. Der spezifische Widerstand des Erdreiches ist 50 m.
Gib eine Formel für den Verlauf der Stromdichte S(r) an. Berechne und zeichen den Verlauf der Feldstärke E(r). Berechne die Spannung zwischen zwei Punkten mit dem Abstand r1 = 4 m und r2 = 5 m.
Verwende für die Berechnung der Spannung die Keplerformel: A = (1/6) (y1 + 4 m + y2) (x2 - x1)