Eine Punktladung
a) Flussdichte
Da laut Aufgabenstellung andere Ladungen sehr weit entfernt, d.h. letztlich in der betrachteten Umgebung der Ladung
Der Radius
Wir können eine Gleichung für D dem Skript entnehmen oder aber recht einfach über den Gauß'schen Satz herleiten.
Es gilt:
d.h. der Betrag der elektrischen Flussdichte beträgt ca.
b) Feldstärke
Zur Berechnung der elektrischen Feldstärke können wir das bekannte elektrische Feld einer Punktladung verwenden oder das Ergebnis aus Teil a) verwenden.
Wir erhalten:
d.h. der Betrag beträgt ca.
c) Kraft
Die Kraft ergibt sich unmittelbar aus der Definition
wobei wir hier beachten müssen, dass die Ladung eines Elektrons
Die Kraft zeigt folglich radial nach innen, d.h. das negativ geladene Elektron wird von der positiven Ladung
d) Spannung
Zur Lösung dieser Aufgabe könnten wir das Potential
Wir müssten dann keine Integration ausführen, sondern nur
Wir zeigen jedoch als Alternative noch die Berechnung ausgehend vom bekannten elektrischen Feld der Punktladung, d.h. die Berechnung der Spannung als Wegintegral über die elektrische Feldstärke.