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Physik Step 52 (neu)

Lernkarten zu Step 52 des Grundlagenfachs Physik: Elektrostatik (Ladung, Elektroskop, Influenz, Coulomb'sches Gesetz, elektrisches Feld, Plattenkondensator).

Lernkarten zu Step 52 des Grundlagenfachs Physik: Elektrostatik (Ladung, Elektroskop, Influenz, Coulomb'sches Gesetz, elektrisches Feld, Plattenkondensator).

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R. H.
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Language
German
Category
Physics
Created / Updated
23.10.2026 / 23.10.2026
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Flashcards

Woher kommt die elektrische Kraft?

Von der elektrischen Ladung der Körper: positive Ladung (Protonen im Atomkern) und negative Ladung (Elektronen in der Hülle) üben Kräfte aufeinander aus.

Wann stossen sich zwei Ladungen ab, wann ziehen sie sich an?

Gleichnamige Ladungen (beide positiv oder beide negativ) stossen sich ab, ungleichnamige (eine positiv, eine negativ) ziehen sich an.
Was ist die Elementarladung e, und wie gross ist sie?

Die kleinste frei vorkommende Ladung, der Ladungsbetrag eines Elektrons bzw. Protons: e = 1,602 ⋅ 10⁻¹⁹ C (Formelsammlung). Proton: +e, Elektron: −e.

Wie berechnet man aus der Ladung Q eines Körpers die Anzahl der überzähligen oder fehlenden Elektronen?

n = |Q| / e

Eine Metallkugel trägt die Ladung Q = −1,6 ⋅ 10⁻⁸ C. Wie viele überzählige Elektronen hat sie?

n = |Q| / e = 1,6 ⋅ 10⁻⁸ C / 1,6 ⋅ 10⁻¹⁹ C = 1,0 ⋅ 10¹¹ Elektronen (Elektronenüberschuss, weil Q negativ ist)

Wie wird ein Körper elektrisch aufgeladen?

Immer durch Übertragen von Elektronen, nie von Protonen: Elektronenüberschuss = negativ, Elektronenmangel = positiv. Die Gesamtladung bleibt dabei erhalten.
Ein Kunststoffkamm wird an den Haaren gerieben. Was geschieht mit den Ladungen?

Elektronen wandern von den Haaren auf den Kamm: Der Kamm wird negativ (Überschuss), die Haare werden positiv (Mangel) – es entsteht keine neue Ladung.

Wie funktioniert das Elektroskop?

Berührt ein geladener Körper die Metallplatte, verteilt sich Ladung auf Stab und Zeiger; beide tragen dieselbe Ladungsart und stossen sich ab – der Zeiger schlägt aus, je mehr Ladung, desto stärker.

Was versteht man unter Influenz?

Ladungstrennung in einem neutralen Körper: Ein genäherter geladener Körper verschiebt die beweglichen Elektronen, sodass eine Seite positiv und die andere negativ wird – der Körper bleibt insgesamt neutral.

Warum wird ein neutraler Papierschnipsel von einem negativ geladenen Kamm angezogen?

Durch Influenz liegt auf der kammnahen Seite positive (ungleichnamige) Ladung, auf der fernen Seite negative. Weil die Kraft mit dem Abstand abnimmt, überwiegt die Anziehung der nahen Ladung die Abstossung der fernen.
Wie lautet das Coulomb'sche Gesetz?

F_C = 1 / (4π ⋅ ε) ⋅ |Q_1 ⋅ Q_2| / r² mit ε = ε_0 ⋅ ε_r (Formelsammlung S. 95); die Formel liefert den Betrag, die Richtung folgt aus „gleichnamig stösst ab, ungleichnamig zieht an“.

Was bedeuten ε_0 und ε_r im Coulomb'schen Gesetz?

ε_0 = 8,85 ⋅ 10⁻¹² C/(V⋅m) ist die elektrische Feldkonstante (Naturkonstante); ε_r ist die einheitenlose Dielektrizitätszahl des Stoffs zwischen den Ladungen (Vakuum und Luft: ε_r = 1, Wasser: 80).

Wie ändert sich die Coulomb-Kraft, wenn man den Abstand der Ladungen verdoppelt bzw. verdreifacht?

Sie sinkt auf ein Viertel bzw. ein Neuntel – die Kraft nimmt mit 1/r² ab (1/r²-Gesetz).

Zwei Kugeln mit Q_1 = 2,0 ⋅ 10⁻⁷ C und Q_2 = 3,0 ⋅ 10⁻⁸ C sind in Luft r = 0,10 m voneinander entfernt. Wie gross ist die Kraft, und ist sie anziehend oder abstossend?

F_C = 8,99 ⋅ 10⁹ N⋅m²/C² ⋅ (2,0 ⋅ 10⁻⁷ C ⋅ 3,0 ⋅ 10⁻⁸ C) / (0,10 m)² = 5,4 ⋅ 10⁻³ N; beide positiv → abstossend
Sind die beiden Coulomb-Kräfte gleich gross, wenn eine Ladung viel grösser ist als die andere?

Ja: Q_1 und Q_2 stehen gleichberechtigt im Produkt, und nach dem 3. Newton'schen Gesetz (actio = reactio) sind beide Kräfte gleich gross und entgegengesetzt gerichtet.

Wo liegt auf der Verbindungslinie zweier positiver Ladungen Q_1 und Q_2 der Punkt, in dem sich die Kräfte auf eine Probeladung aufheben?

Dort, wo Q_1/d_1² = Q_2/d_2² gilt (die Probeladung q kürzt sich heraus) – immer näher bei der kleineren Ladung.

Wie ist die elektrische Feldstärke E definiert?

E = F / q – die Kraft pro (positiver) Probeladung; Einheit N/C (= V/m). E ist ein Vektor in Richtung der Kraft auf eine positive Probeladung.

Wie berechnet man die Kraft auf eine Ladung q in einem elektrischen Feld E, und in welche Richtung wirkt sie?

F = q ⋅ E; auf eine positive Ladung in Feldrichtung, auf eine negative Ladung entgegen der Feldrichtung.
Wie gross ist die Feldstärke einer Punktladung Q im Abstand r?

E = 1 / (4π ⋅ ε) ⋅ |Q| / r² – aus E = F_C / q, die Probeladung kürzt sich heraus.

Welche Konventionen gelten für elektrische Feldlinien?

Sie beginnen bei positiven und enden bei negativen Ladungen (von Plus nach Minus), zeigen bei einer positiven Punktladung radial nach aussen und bei einer negativen radial nach innen, liegen dort dicht, wo das Feld stark ist, und kreuzen sich nie.

An einem Ort herrscht die Feldstärke E = 1,3 ⋅ 10² N/C. Welche Kraft wirkt dort auf q = 3,0 ⋅ 10⁻⁷ C?

F = q ⋅ E = 3,0 ⋅ 10⁻⁷ C ⋅ 1,3 ⋅ 10² N/C = 3,9 ⋅ 10⁻⁵ N

Wie sieht das elektrische Feld im Innern eines idealen Plattenkondensators aus?

Es ist homogen: überall gleicher Betrag und gleiche Richtung, Feldlinien parallel, gleich dicht und senkrecht von der positiven zur negativen Platte; aussen ist das Feld (ideal) null.
Wie hängen Spannung U, Feldstärke E und Plattenabstand d im Plattenkondensator zusammen?

U = E ⋅ d bzw. E = U / d (d längs des Feldes gemessen, nur die Wegkomponente in Feldrichtung zählt); deshalb gilt V/m = N/C.

Plattenabstand d = 0,050 m, Spannung U = 1,5 ⋅ 10³ V. Berechne die Feldstärke und die Kraft auf q = 2,0 ⋅ 10⁻⁸ C zwischen den Platten.

E = U / d = 1,5 ⋅ 10³ V / 0,050 m = 3,0 ⋅ 10⁴ V/m; F = q ⋅ E = 2,0 ⋅ 10⁻⁸ C ⋅ 3,0 ⋅ 10⁴ N/C = 6,0 ⋅ 10⁻⁴ N – überall zwischen den Platten gleich gross (homogenes Feld)

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