Elektrofeld: Konzepte, Arbeit und Potenzial erklärt

Elektrofeld:

5) a) Die geladene Teilchen bewegt sich in Richtung und Sinn des elektrischen Feldes. Welches Vorzeichen hat die Teilchenladung?:

Ihre Topologie: Wenn Ec (elektrisches Feld) nach oben zeigt, Ep (potenzielle Energie) nach unten, dann ist Fe (elektrische Kraft) konservativ. AEM = 0. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, ist die Ladung negativ, positiv, wenn die Geschwindigkeit abnimmt. Für den Eintritt in das elektrische Feld: Ec (nach oben), Ep (nach unten).

b) Welche Arbeit wird von der Teilchenladung q verrichtet?:

Keine magnetische Arbeit. Ein magnetisches Feld erzeugt eine magnetische Kraft, die immer senkrecht zum Weg ist. Die Teilchenladung q befindet sich im Feld.

6. a) Eine negativ geladene Teilchen bewegt sich von Punkt V_A nach A. Argumentieren Sie, ob das Teilchen potenzielle Energie gewinnt oder verliert:

E_P = Vq. Da Fe konservativ ist: AEM = 0. Wenn Ec (nach oben), Ep (nach unten), dann wissen wir, dass q ihre Ep verringert.

b) Die Punkte C und D... Wird Arbeit benötigt, um eine Ladung (positiv oder negativ) von C nach D zu bewegen?:

Nein, V_(q)D = -W_CAPE. Auf einer Äquipotenzialfläche haben alle Punkte das gleiche Potenzial, daher ist W_(C)D = 0.

15. a) Nimmt das elektrische Potenzial zu oder ab, wenn wir uns von einer negativen Ladung entfernen? Was passiert mit der Feldstärke?:

Korrekt. Das Potenzial nimmt im Falle einer negativen Ladung ab, da der Absolutwert des Potenzials negativ wäre. Mit zunehmendem Abstand wäre der Absolutwert des Potenzials kleiner, aber negativ. Die Feldstärke nimmt ab, wenn der Absolutwert der Ladung abnimmt, da er negativ ist. Wenn er nicht beeinflusst wird, nimmt er mit der Entfernung ab.

b) An einem bestimmten Punkt P verschwindet das Potenzial, aber nicht die elektrostatische Feldstärke:

Falsch. Wenn q₁ = q₂, verschwindet V = V₁ - V₂.

16. Begründen Sie die Antworten: a) Eine negative Ladung bewegt sich in Richtung des elektrischen Feldes. Nimmt die potenzielle Energie der Ladung zu oder ab?:

Die elektrische Feldstärke ist die Richtung des abnehmenden Potenzials. Wenn sich eine Ladung frei im Wirkungsbereich des Feldes bewegt, bedeutet das, dass Ep immer abnimmt. Positive Ergebnisse für eine Ladung mit Intensitätsvektor in die gleiche Richtung wie das Feld. Ep = qV, also steigen auch V und Ep.

b) Unterscheiden sich die Antworten vom vorherigen Absatz, wenn es sich um eine positive Ladung handelt?:

Da sie positiv ist, würde ihre Geschwindigkeit im Feld zunehmen, also Ec (nach oben). Da AEM = 0, Ep (nach unten) und auch das Potenzial.

19. Eine positive Ladung bewegt sich in einem uniformen elektrischen Feld: a) In die gleiche Richtung wie das elektrische Feld. Was passiert, wenn sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt?:

E ist konservativ, also AEM = 0. Wenn sie sich in die gleiche Richtung bewegt, erhöht sich ihre Geschwindigkeit, also Ec (nach oben), dann Ep (unten). Wenn sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt, verringert sich ihre Geschwindigkeit, also Ec (unten) und dann Ep (oben).

b) Wenn sie eine Kreisbahn beschreibt, ist APE = 0, unabhängig von der Flugbahn und dem Anfangs- und Endpunkt. Die Ep hängt nicht von der Richtung des Feldes ab.