Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Flächenladungsdichte

Video abspielen
Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 4.2 / 11 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
Wolfgang Tews
Flächenladungsdichte
lernst du in der 11. Klasse - 13. Klasse

Flächenladungsdichte Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Flächenladungsdichte kannst du es wiederholen und üben.
  • Tipps

    Die Feldstärke ist Spannung pro Meter.

    Lösung

    Die elektrische Feldstärke ist eine wichtige Größe zur Beschreibung, wie die Spannung mit steigendem Plattenabstand abnimmt.

    Also rechnen wir aus:

    $E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{12~\text{V}}{0,005~\text{m}}=2400~\dfrac{\text{V}}{\text{m}}$.

  • Tipps

    Überlege dir, welche Einheiten die Größen haben, und ob das dann übereinstimmt.

    Lösung

    Für die Kapazität, Feldstärke und Energie gibt es Formeln und Einheiten. Da diese Größen wichtig sind, sollten wir wissen, wie sie berechnet werden.

    Die Kapazität wird berechnet durch $C=\dfrac{Q}{U}$ und hat die Einheit Farad (F).

    Die elektrische Feldstärke wird berechnet durch $E=\dfrac{U}{d}$ und hat die Einheit $\left(\dfrac{\text{V}}{\text{m}}\right)$.

    Die Energie wird berechnet durch $W=\dfrac{1}{2}\cdot Q\cdot U=\dfrac{1}{2}\cdot C\cdot U^2$ und hat die Einheit Joule (J).

  • Tipps

    Ein Proportionalitätsfaktor ist eine Konstante.

    Lösung

    Die Flächenladungsdichte beschreibt die Ladung pro Fläche, also praktisch Q pro A.

    Dementsprechend ist die Einheit $\dfrac{\text{C}}{\text{m}^2}$.

    Die Ladung verteilt sich also auf der Kondensatorplattenfläche.

    Sie ist auch proportional zur Energie, allerdings mit dem Faktor $\varepsilon_0$. Das ist die elektrische Feldkonstante.

    $\sigma =\varepsilon_0\cdot E$

  • Tipps

    $Q=\varepsilon_0\cdot E\cdot A$

    Lösung

    Die elektrische Ladung beschreibt die Ladung der Elektronen im Kondensator.

    $Q=\varepsilon_0\cdot\dfrac{U}{d}\cdot A=8,85\cdot 10^{-12}~\dfrac{\text{C}}{\text{Vm}}\cdot\dfrac{12~\text{V}}{0,005~\text{m}}\cdot 0,0005~\text{m}^2=1,06\cdot 10^{-11}~\text{C}$

  • Tipps

    Die technische Flussrichtung (die Pfeile) ist andersherum, als die physikalische Flussrichtung.

    Lösung

    Wichtig ist zu wissen, wie so ein Kondensator aufgebaut ist, und wie er dargestellt wird.

    Die Feldlinien gehen von + nach -, das heißt, dass sie nicht die Elektronenbewegung beschreiben, denn die Elektronen würden ja nach + gehen.

    Sie beschreiben einfach die technische Flussrichtung. Diese ist genau andersherum wie die dir gewohnte physikalische Flussrichtung. Statt also die Richtung der Elektronen zu betrachten, wird die Richtung der positiven Ladungen betrachtet.

  • Tipps

    Damit das Elektron schweben kann, muss die Erdanziehung aufgehoben werden: $F_{el}=F_g$, wobei $F_{el}$ die elektrische Feldstärke ist (anders als im Video formuliert).

    $F_{el}=\dfrac{U\cdot Q}{d}$

    Lösung

    Es gibt viele Beispiele, in denen bewegte Ladungen abgelenkt werden sollen. Hier lassen wir eine ruhende Ladung schweben. Das ist aber recht ähnlich.

    Damit ein Elektron im elektrischen Feld schwebt, müssen Gewichtskraft und Feldstärke gleich sein.

    $F_{el}=F_g \rightarrow \dfrac{U\cdot Q}{d}=m\cdot g$

    Daraus können wir zur Spannung $U$ umstellen, wobei unsere Ladung $Q$ die Elementarladung $e$ ist.

    $U=\dfrac{d\cdot m \cdot g}{Q}=\dfrac{0,2~\text{m}\cdot 9,109\cdot 10^{-31}~\text{kg} \cdot 9,81~\dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}}{1,602\cdot 10^{-19}~\text{C}}=1,1\cdot 10^{-11}~\text{V}$.

    Das ist natürlich eine sehr geringe Spannun. Ein Elektron ist allerdings auch enorm klein. Man kann dieses Experiment auch mit einem geladenen Wattebausch durchführen.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

9.360

sofaheld-Level

6.600

vorgefertigte
Vokabeln

8.212

Lernvideos

38.688

Übungen

33.496

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrkräften

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden

zuri mit Bleistift und Notizbuch
Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor
Erhalten Sie in weniger als 2 Minuten ein persönliches Willkommensangebot für ihr Kind. Erhalten Sie in weniger als 2 Minuten ein persönliches Willkommensangebot für ihr Kind.
Quiz starten
Quiz starten
Quiz starten