Jetzt wird kombiniert: mehrere Schritte, umgestellte Formeln und Aufgaben zu elektrischen Feldern und Kondensatoren, die du erst durchdenken musst.
Jetzt verknüpfst du mehrere Größen: oft musst du zwei Formeln kombinieren, eine Größe zuerst aus einer anderen bestimmen oder einen Zusammenhang begründen. Das ist der Schwerpunkt jeder Abiturklausur — der Anforderungsbereich II. Konstanten: \(e=1{,}6\cdot10^{-19}\,\mathrm{C}\), \(m_e=9{,}11\cdot10^{-31}\,\mathrm{kg}\), \(\varepsilon_0=8{,}85\cdot10^{-12}\,\mathrm{\tfrac{F}{m}}\), \(g=9{,}81\,\mathrm{\tfrac{m}{s^2}}\).
Ein Elektron wird aus der Ruhe durch die Spannung \(U=500\,\mathrm{V}\) beschleunigt.
Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit \(v\) in \(10^{6}\,\mathrm{\tfrac{m}{s}}\).
Im Plattenkondensator: \(U=300\,\mathrm{V}\), \(d=4{,}0\,\mathrm{cm}\). Ein Elektron startet im Feld.
Berechnen Sie die Beschleunigung \(a\) in \(10^{15}\,\mathrm{\tfrac{m}{s^2}}\).
Begründen Sie, dass die Endgeschwindigkeit beim Durchlaufen der Spannung \(U\) nicht vom Plattenabstand \(d\) abhängt.
Die vom Feld übertragene Energie ist \(W=e\cdot U\) — sie hängt nur von der durchlaufenen Spannung ab, nicht von \(d\). Aus \(e U=\tfrac12 m_e v^2\) folgt \(v=\sqrt{\tfrac{2eU}{m_e}}\); \(d\) kommt nicht vor. Ein kleineres \(d\) erhöht zwar \(E\) und damit die Kraft, aber die Wirkstrecke wird im gleichen Maß kürzer — die Energie bleibt gleich.