Das elektrisches Feld in der Umgebung von Punktladungen

Zwei nach Bild a im Luftraum angeordnete Punktladungen und As sind voneinander entfernt. Ein Punkt hat zu den Abstand und zu den Abstand (Bild a).

a) Welche elektrische Feldstärke herrscht im Punkt , und welcher Winkel besteht zwischen der Richtung dieser Feldstärke und der Linie ?

b) Welches elektrisches Potenzial hat der Punkt , wenn als Bezugspunkt ein unendlich weit entfemt liegender Punkt angesehen wird?

Die Punktladungen As, As und As bilden nach Bild a Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks Die Permittivitätszahl sei

Die Richtungen dieser Feldstärkekomponenten ergeben sich aus Bild b. Zur Ermittlung der im Punkt P herrschenden Gesamtfeldstärke müssen die Feldstärkekomponenten nach Bild c geometrisch addiert werden. Aus der Darstellung ergibt sich der Betrag der Gesamtfeldstärke als

1. Welche elektrische Feldstärke herrscht im Punkt in der Mitte zwischen den Ladungen und ?
2. Welches elektrisches Potenzial hat der Punkt P, wenn als Bezugspunkt ein unendlich weit entfernt liegender Punkt angesehen wird?

Es soll die Ladung auf einer metallischen Hohlkugel mit dem Radius ermittelt werden. Bei einer Probekugel mit dem Radius und der Ladung wird im Abstand von zwischen den Kugeloberflächen (auf der Verbindungslinie der Kugelmittelpunkte) eine Anziehungskraft von gemessen.

Bestimmen Sie das Vorzeichen und den Wert der Ladung .

Auf der Verbindungsgeraden von zwei positiven Ladungen und befindet sich im Abstand von der Ladung ein Punkt , in dem die elektrische Feldstärke null ist.

Berechnen Sie den Abstand der beiden Punktladungen, deren Umgebung Luft ist.

Zwei aufgeladene metallische Hohlkugeln mit den Radien und , Kugel 1 ist größer als Kugel 2) sind durch einen Draht leitend miteinander verbunden.

Welcher Strom fließt durch den Draht?
Bestimmen Sie jeweils in Abhängigkeit der Kugelradien das Verhältnis der Kugelladungen, das Verhältnis der elektrischen Feldstärken und das Verhältnis der Flächenladungsdichten. Interpretieren Sie die Ergebnisse.