Elektrische Ladung: Übungen – Physik Leistungskurs

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Übungsaufgaben

Aufgaben nach Anforderungsbereichen. Tippe dein Ergebnis ein und prüfe — bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps. Dezimalzahlen mit Komma. Reflexionsaufgaben gelten als erledigt, sobald du die Antwort aufklappst und mit deiner Überlegung vergleichst.

1Ladung am Regler einstellenAFB I

Auf einem Körper sitzen \(n = 2{,}5\cdot10^{19}\) Überschuss-Elektronen, \(e = 1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm C\).

Stellen Sie den Betrag der Ladung \(Q\) am Regler ein.

Setze in Q = n · e ein: Vorfaktoren multiplizieren, Exponenten addieren. Schiebe den Regler auf deinen Wert und prüfe.

0 C10 C

Rechenweg: 2,5 · 1,602 = 4,005 und 10¹⁹ · 10⁻¹⁹ = 10⁰ = 1 — die Exponenten heben sich vollständig auf, und es bleibt Q ≈ 4,0 C. Genau deshalb landet das Ergebnis trotz der extremen Zehnerpotenzen in einer handlichen Größenordnung. Wer die Exponenten versehentlich multipliziert statt addiert, erhält einen absurd kleinen Wert und merkt spätestens am Regler, dass etwas nicht stimmt.

2Umrechnen und vergleichenAFB I

Vergleichen Sie in jeder Zeile die beiden Ladungsangaben, indem Sie beide zunächst in dieselbe Einheit umrechnen.

Klicke die Zellen an, die zutreffen. In jeder Zeile ist genau eine Spalte richtig.

Vergleich	links ist größer	beide gleich groß	rechts ist größer
450 nC ↔ 0,45 µC
3,2 · 10⁻⁸ C ↔ 320 nC
0,08 µC ↔ 8 · 10⁻⁹ C
1 500 nC ↔ 1,5 · 10⁻⁶ C
0,002 µC ↔ 2 · 10⁻¹⁰ C

Der sichere Weg führt immer über die Grundeinheit: 1 µC = 10⁻⁶ C und 1 nC = 10⁻⁹ C. In Zeile 2 gilt 3,2 · 10⁻⁸ C = 32 nC — eine einzige Zehnerpotenz entscheidet hier über einen Faktor zehn. Und in der letzten Zeile stehen 2 nC gegen 0,2 nC: Wer Präfixe und Zehnerpotenzen mischt, ohne umzurechnen, tappt genau in solche Fallen.

3Ladung ist gequanteltAFB II

Ein winziges Öltröpfchen trägt die Ladung \(Q = 2{,}0826\cdot10^{-18}\,\mathrm C\).

Stellen Sie im Raster ein, aus wie vielen Elementarladungen diese Ladung besteht.

Jede Zelle steht für einen Zahlenwert. Klicke Zellen an oder aus, bis die Summe genau dem Zielwert entspricht.

Ziel: 13 Elementarladungen

Am bequemsten schreibt man die Ladung so um, dass beide Exponenten gleich sind: 2,0826 · 10⁻¹⁸ C = 20,826 · 10⁻¹⁹ C. Dann bleibt nur noch 20,826 : 1,602 = 13 übrig. Entscheidend ist die Aussage dahinter: n ist immer eine ganze Zahl. Ein Messwert von 13,5 Elementarladungen ist ausgeschlossen — genau daran erkannte man, dass Ladung nur in festen Portionen vorkommt.