Fragenbank: Elektrizität: Ladungserhaltung

Zwei identische Körper A und B, zunächst neutral, sind von ihrer Umwelt isoliert. Der Körper A erhält 5,0 x 10^18 negative Elektronen, und der Körper B verliert 2,0 x 10^18 negative Elektronen. Unter der Annahme, dass die Ladung des Elektrons -1,6 x 10^-19 C beträgt, bestimmen Sie die Endladung jedes Körpers und erklären Sie, basierend auf dem Prinzip der Ladungserhaltung, was mit der Gesamtladung des Systems, das aus A und B besteht, passiert.

Während einer praktischen Physikstunde stoßen die Schüler der 2. Klasse der Oberschule auf zwei identische, anfangs neutrale Körper. Sie entscheiden sich, die Körper aneinander zu reiben und eine Menge elektrischer Ladung zu übertragen, ohne Partikel aus dem System hinzuzufügen oder zu entfernen. Nach der Interaktion zwischen den Körpern erhält der erste Körper eine Ladung von +6,0 μC. Bestimmen Sie die elektrische Ladung des zweiten Körpers nach der Interaktion und wählen Sie die korrekte Alternative aus.

Ein Wissenschaftler führt ein Experiment durch, bei dem er einen Kondensator mit zwei parallelen Metallplatten verwendet, die mit gleich großen und entgegengesetzten Ladungen geladen sind. Beide Platten haben eine Anfangsladung von 10µC, wobei die obere Platte (Platte A) positiv und die untere Platte (Platte B) negativ ist. Der Wissenschaftler bringt eine kleine elektrische, neutrale Kugel an der Innenseite der Platte B an, sodass sich diese Kugel in einem kleinen Abstand d zu Platte A befindet. (a) Bestimmen Sie die Endladung auf der metallischen Kugel, nachdem sie das elektrostatistische Gleichgewicht erreicht hat, nachdem sie mit Platte B verbunden wurde. (b) Berechnen Sie die neue Ladung auf Platte B, nachdem das elektrostatistische Gleichgewicht erreicht wurde. (c) In einem neuen Experiment wird die Anfangsladung auf Platte A auf 20µC verdoppelt. Bestimmen Sie die Endladung auf der metallischen Kugel, nachdem sie in diesem Fall das elektrostatistische Gleichgewicht erreicht hat.

Zwei identische Metallkugeln, A und B, sind anfangs neutral und hängen an isolierenden Fäden. Sie werden einander nähergebracht, und die Kugel A, die elektrisch vom Umfeld isoliert ist, wird mit einem zuvor negativ elektrisch geladenen Glasstab aufgeladen. Nach dem Kontakt wird die Kugel B getrennt und an einem isolierenden Faden aufgehängt. Da die Gesamtladung des Systems konstant bleiben muss und keine Ladung am Glasstab angesammelt wird, bestimmen Sie, ob die Kugel B elektrisch geladen wird und, falls ja, ob die Ladung positiv oder negativ sein wird. Erklären Sie das angewandte Denken unter Berücksichtigung der Ladungserhaltung und der Elektrisierungsprozesse durch Kontakt und Induktion.

Während einer Experimentalphysikstunde beobachten Sie und Ihre Kollegen das Verhalten von zwei kleinen, identischen Kugelkörpern, die als Kugel A und Kugel B bezeichnet werden, aus isolierendem Material und anfangs neutral sind. Der Lehrer entscheidet sich, Kugel A mit einem positiv geladenen Körper in Kontakt zu bringen und trennt sie dann wieder. Danach bringt der Lehrer Kugel A in Kontakt mit Kugel B und trennt sie erneut. Berücksichtigen Sie das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladungen und beantworten Sie die folgenden Punkte: a) Nach dem Kontakt mit Kugel A, wie ist die Ladungsverteilung in Kugel B und wie viel Ladung wurde auf sie übertragen? b) Wenn die Anfangsladung des Körpers, der mit Kugel A in Kontakt war, +10μC betrug, bestimmen Sie die Menge an Ladung in den Kugeln A und B nach dem Kontakt zwischen ihnen. c) Berechnen Sie die Menge an Ladung, die in Kugel A vorhanden ist, nachdem sie mit dem geladenen Körper und bevor sie mit Kugel B in Kontakt kommt.