Aufgabe Vorschlag B3 - 3.1 · Abitur Hessen Physik GK 2021

Aufgabe 3

Die beiden quadratischen Platten eines luftgefüllten Plattenkondensators ($\varepsilon_{\text{r,Luft}} = 1$) mit der Seitenlänge $a = 10{,}0\text{ cm}$ haben einen Abstand von $d = 5{,}0\text{ cm}$ und sind vertikal angeordnet. An die Platten wird die Spannung $U = 640\text{ V}$ angelegt. Die Anordnung ist in Material 3 dargestellt. Vereinfachend wird angenommen, dass im Inneren des Kondensators ein homogenes elektrisches Feld vorliegt, außerhalb des Kondensators dagegen keine elektrische Feldstärke vorliegt. Der Kondensator besitzt in der Mitte der rechten Platte ein Loch. Hinter der rechten Kondensatorplatte schließt sich ein scharf begrenztes homogenes Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte 1 $B = 0{,}5\text{ mT}$ an, das senkrecht in die Zeichenebene hinein zeigt. Das Magnetfeld erstreckt sich $25\text{ cm}$ in $x$-Richtung und $40\text{ cm}$ in die positive und negative $y$-Richtung.

Bei den folgenden Berechnungen soll zunächst die Gewichtskraft vernachlässigt werden.

1 Die magnetische Flussdichte wird in manchen Lehrbüchern auch als magnetische Feldstärke bezeichnet.

Material 3

3.1 Berechnen Sie die Kapazität des Kondensators, die elektrische Feldstärke im Inneren des Kondensators und die Ladungsmenge auf den Platten des Kondensators.

[6 BE]