Physikübung 17: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Integration über einen unendlich langen Leiter

Aufgabe: Berechnen Sie das magnetische Feld in Entfernung s von einem sehr langen geraden Draht, durch den ein konstanter Strom I fließt. Nehmen Sie als Idealisierung an, dass der Draht unendlich lang ist. Lösung: Ein möglicher Lösungsweg für diese Aufgabe wurde bereits in der Physikübung 16 vorgestellt. Jetzt versuchen wir die Aufgabe mit Hilfe des … Weiterlesen Physikübung 17: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Physikübung 16: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Integrationsschleife

Aufgabe: Berechnen Sie das magnetische Feld in Entfernung r von einem sehr langen geraden Draht, durch den ein konstanter Strom I fließt. Nehmen Sie als Idealisierung an, dass der Draht unendlich lang ist. Lösung: Das Problem lässt sich sehr elegant mit dem Ampereschen Gesetz lösen. Es besagt, dass die geschlossene Wegintegration über das Magnetfeld dem … Weiterlesen Physikübung 16: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Physikübung 15: Unendliche Kette von Kondensatoren

Aufteilung der unendliche Kondensatorkette.

Aufgabe: Es ist eine unendlich lange Kette von gleich großen Kondensatoren, die abwechselnd parallel und in Reihe geschaltet werden, gegeben (siehe Abbildung). Bestimmen Sie die Gesamtkapazität dieser Schaltung. Lösung: Man erkennt, dass die ganze Kette nur eine Wiederholung von einer Schaltung aus zwei Kondensatoren ist (links von der Trennlinie in der Abbildung). Man teilt die … Weiterlesen Physikübung 15: Unendliche Kette von Kondensatoren

Physikübung 14: Gewichtsreduktion im Aufzug

Physik

Aufgabe: Frau Müller steht in einem Aufzug auf einer Waage, die 60 kg anzeigt. Welches Gewicht zeigt die Waage an, wenn der Aufzug sich mit einer Beschleunigung von 0,2·g abwärts bewegt? Lösung: Eine Waage misst nie die Masse eines Objekts, sondern die Kraft die auf die Messfläche ausgeübt wird. Die Beziehung zwischen der Masse und … Weiterlesen Physikübung 14: Gewichtsreduktion im Aufzug

Physikübung 13: Nachweis des Protonenzerfalls

Physik

Aufgabe: Am Kamiokande-Experiment wurde versucht den hypothetischen Protonen-Zerfall nachzuweisen. Als Protonen-Quelle dienten 3000 Tonnen Wasser. Wie viele Zerfälle erwartet man zu detektieren, wenn man die Lebensdauer des Protons mit 1032 Jahren annimmt? Lösung Um die Anzahl der Protonen in 3000 Tonnen Wasser zu bestimmen, berechnen wir zuerst die Masse eines Wassermoleküls. Die molare Masse M … Weiterlesen Physikübung 13: Nachweis des Protonenzerfalls

Physikübung 12: Kugelsymmetrische Ladungsverteilung

Physik

Aufgabe: Die Ladungsdichte im Inneren einer Kugel mit dem Radius RK ist gegeben durch ρ(r) = a·r + b, wobei a und b Konstanten sind und r von Null bis RK variiert. Bestimmen Sie mit Hilfe des Gaußschen Satzes die elektrische Feldstärke E(R) im Inneren der Kugel. Lösung: Der Gaußsche Satz lautet allgemein: und bedeutet, … Weiterlesen Physikübung 12: Kugelsymmetrische Ladungsverteilung

Physikübung 11: Federpendel, Unbekannte Masse

Physik

Aufgabe: Ein Körper unbekannter Masse schwingt an einer vertikalen Feder mit einer Frequenz von 5 Hz. Befestigt man an den Körper eine Masse M=120 g, und lässt das Ganze erneut schwingen so ergibt sich eine Frequenz von 2,5 Hz. Bestimmen Sie die unbekannte Masse m und die Federkonstante k. Lösung: Für einen Federpendel gilt allgemein: … Weiterlesen Physikübung 11: Federpendel, Unbekannte Masse