Fragensammlung: Elektrizität: Arbeit der elektrischen Kraft in homogenen Feldern

Ein Ingenieur entwickelt ein System innerhalb eines Solarmoduls, das ein gleichmäßiges elektrisches Feld nutzt, um Elektronen von Punkt A nach Punkt B zu transportieren. Dabei beträgt der Abstand zwischen A und B 0,5 Meter, und jede Elektron erfährt eine elektrische Kraft von 2 × 10⁻⁵ N in Bewegungsrichtung. Wie viel Arbeit wird von dieser Kraft verrichtet, um ein Elektron von A nach B zu bewegen?

Im Physiklabor wird eine positiv geladene Platte in einem Abstand von 0,05 m zu einer negativ geladenen Platte angebracht, sodass ein gleichmäßiges elektrisches Feld zwischen beiden entsteht. Ein Proton – mit einer Ladung von 1,60 x 10^-19 C und einer Masse von 1,67 x 10^-27 kg – wird aus dem Zustand der Ruhe von der negativen Platte freigesetzt und direkt in Richtung der positiven Platte beschleunigt. Unter der Annahme, dass die zwischen den Platten anliegende Potentialdifferenz 500 V beträgt, ist die zu leistende elektrische Arbeit am Proton während seines Weges von einer Platte zur anderen zu bestimmen.

Im Physiklabor entscheidet sich ein Student, eine positive elektrische Ladung von 2 x 10^-6 C horizontal um 0,5 Meter durch ein homogenes elektrisches Feld mit einer Feldstärke von 400 N/C zu bewegen – wobei das Feld in die gleiche Richtung wie die Verschiebung weist. Es wird angenommen, dass keine weiteren Kräfte auf das System wirken. Welche Arbeit wird hierbei von der elektrischen Kraft verrichtet?

Ein Paar paralleler Platten erzeugt ein homogenes elektrisches Feld mit einer Feldstärke von E = 400 V/m. Ein positiv geladenes Teilchen mit q = 3 x 10^-6 C befindet sich zunächst in Ruhe und liegt zu Beginn in einem Abstand von d = 0.3 m zu einer der Platten. Unter der Annahme, dass die elektrische Kraft des Feldes die einzige Kraft ist, die auf das Teilchen wirkt, berechnen Sie, wie viel Arbeit diese Kraft verrichtet, wenn das Teilchen zur gegenüberliegenden Platte bewegt wird, sowie die Geschwindigkeit, mit der das Teilchen dort ankommt.