Aufgabe zu elektrischen Feld

Question

In das homogene Feld eines Plattenkondensators (d=15cm) wird eine Kugel der Masse m=2mg und der positiven Ladung q=3,5*10^-9As angebracht. Wie groß muss die Spannung sein Platten des Kondensators gewählt werden, damit damit die Kugel schwebt?

Ich habe leider von diesem Thema überhaupt keine Ahnung, Danke schon mal im Vorraus.

Answer 1

Wenn die Kugel in der Schwebe sein soll, dann muss für die Kugel im Kondensator gelten:

Erdanziehung = elektrische Anziehung

Die Feldstärke E ist der Quotient aus Kraft (F) und Ladung (q) -> E = F/q

Andererseits kann man für einen Plattenkondensator die Feldstärke wie folgt berechnen:

E = Spannung/Plattenabstand = U/d

-> F/q = U/d

-> U = F*d/q

Mit F = m*g folgt

-> U = m*g*d/q

-> U = (2*10^-6 kg * 9,81 m/s² * 0,15 m)/(3,5*10^-9As) ≈ 841 (Nm/As) = 841 (J/As) = 841 (V*A*s/As) = 841 V