Das Coulomb-Gesetz: Übungen – Physik Leistungskurs

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Übungsaufgaben

30 Aufgaben von AFB I bis III, jeweils mit zwei gestuften Tipps — dein Fortschritt steht oben.

1Das Gesetz in WortenAFB I

Fassen Sie das Coulomb-Gesetz in Worten zusammen, indem Sie die Lücken füllen.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Die Kraft zwischen zwei Punktladungen ist proportional zum der beiden Ladungen und umgekehrt proportional zum ihres Abstands. Gleichnamige Ladungen , ungleichnamige Ladungen . Im Proportionalitätsfaktor steckt die .

Produkt (nicht Summe) der Ladungen und Quadrat (nicht einfacher Abstand) – genau diese beiden Wörter unterscheiden das Coulomb-Gesetz von falschen Faustregeln.

Wie ändert sich F, wenn man eine Ladung verdoppelt – und wenn man beide verdoppelt?

Beim doppelten Abstand sinkt F auf ein Viertel: Welche Rechenoperation steckt im Nenner?

2Zwei StyroporkugelnAFB II

Zwei kleine, mit Graphit beschichtete Styroporkugeln tragen die Ladungen \(Q_1=+4{,}0\,\mathrm{nC}\) und \(Q_2=+6{,}0\,\mathrm{nC}\). Ihre Mittelpunkte sind \(3{,}0\,\mathrm{cm}\) voneinander entfernt. Berechnen Sie den Betrag der Kraft zwischen den Kugeln in mN.

Trage den Betrag der Kraft in mN ein — Enter prüft direkt.

F = 8,99·10⁹ N·m²/C² · (4,0·10⁻⁹ C · 6,0·10⁻⁹ C) / (0,030 m)² ≈ 2,4·10⁻⁴ N = 0,24 mN. Die Kugeln stoßen sich ab.

Rechne alle Größen in SI-Einheiten um: nC in C, cm in m.

Setze in F = 1/(4πε₀) · Q₁·Q₂ / r² ein und rechne das Ergebnis von N in mN um (· 1000).

3Was passiert mit der Kraft?AFB I

Zwischen zwei Punktladungen wirkt die Kraft \(F\). Jeweils eine Größe wird verändert, alles andere bleibt gleich. Ordnen Sie jeder Änderung die neue Kraft zu.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.

Änderung	F/9	F/4	2F	4F
Q₁ wird verdoppelt
Der Abstand wird verdoppelt
Der Abstand wird halbiert
Der Abstand wird verdreifacht
Q₁ und Q₂ werden verdoppelt

Ladungen gehen einfach ein (F ~ Q₁·Q₂), der Abstand quadratisch im Nenner (F ~ 1/r²). Halber Abstand heißt deshalb vierfache Kraft.

Trenne: Welche Größe steht im Zähler, welche im Nenner?

Der Abstand steht quadriert im Nenner: Faktor k beim Abstand ergibt Faktor 1/k² bei der Kraft.