Fragensammlung: Elektrizität: Arbeit der elektrischen Kraft in homogenen Feldern

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.

Ein geladenes Teilchen mit der Masse m und der Ladung q wird senkrecht nach unten in ein homogenes elektrisches Feld mit der Feldstärke E abgeschossen. Im elektrischen Feld legt es in der Zeit t eine Strecke h zurück und erreicht dabei eine Endgeschwindigkeit v. Unter der Annahme, dass einzig die elektrische Kraft auf das Teilchen wirkt, berechnen Sie, welche Arbeit diese Kraft während der Verschiebung verrichtet und bestimmen Sie die daraus resultierende Endgeschwindigkeit.

In einem Laborversuch erzeugen zwei parallel angeordnete, geladene Platten ein homogenes elektrisches Feld mit einer Feldstärke von E = 150 N/C. Eine positive Ladung mit q = 4 μC wird dabei horizontal um d = 0,60 m in Feldrichtung verschoben. Es wird vorausgesetzt, dass während dieser Bewegung keine zusätzlichen Kräfte auf die Ladung einwirken. Bestimmen Sie die von der elektrischen Kraft verrichtete Arbeit.

Ein positiv geladenes Teilchen bewegt sich nach Süden durch ein homogenes elektrisches Feld mit einer Feldstärke von 250 N/C. Die Bahn, die das Teilchen einschlägt, bildet einen Winkel von 45° zu den Feldlinien, und die insgesamt zurückgelegte Strecke beträgt 3 Meter. Wie viel Arbeit wird dabei von der elektrischen Kraft verrichtet?

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?