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Übung
Influenz
Freie Elektronen bewegen sich entgegen die Richtung des Stabs, da minus und minus sich abstoßen. In festem Material können sich keine positiven Ladungen bewegen. Influenz ist bei einem leitenden Material möglich.
Polarisation
Bei der Polarisation richten sich die Ladungen nur aus, das heißt bei einem negativen Einfluss richtig sich die positive Ladung zum Stab aus und umgekehrt. Die Polarisation ist nur dann möglich, wenn es sich bei dem Material um einen Isolator handelt, dass heißt weder positive noch negative Ladungen können sich bewegen.
Elektrische Stromstärke
Den Transport von elektrischen Ladungen durch einen Stoff oder im Vakuum nennt man elektrischen Strom
Definition: I = ∆Q / ∆t [I]= 1 Ampère = 1A
Beispiel: Durch einen Leiter Querschnitt, fließt innerhalb von ∆t=4,0s eine Ladungsmenge von ∆Q=0,30nC
I=∆Q/∆t = (30*10-9C) / 4,0s = 0,075*10-9A= 75nA
Um die elektrische Stromstärke zu messen, kann man ein Strommessgerät nutzen, dies wird in Reihe geschalten. Die physikalische Stromrichtung fließt von – nach +, die Technische Stromrichtung geht von + nach –
Kräfte zwischen zwei Ladungen
Die elektrische Feldstärke
Elektrische Ladungen üben aufeinander Kräfte aus. Die Energie dafür kommt aus dem elektrischen Feld.
Messung der elektrischen Kraft Fel
Eine Ladungsmenge Q übt auf eine Probeladung q eine elektrische Kraft aus. Die Kraft auf eine Ladung kann z.B. mit Hilfe eines digitalen Kraftsensors oder einer Waage durchgeführt werden
Fel / q ist für jedes elektrische Feld ein bestimmter konstanter Wert. (Proportionalität)
Diese Proportionalitätskonstante ist ein geeignetes Maß für die Stärke des elektrischen Feldes.
Die Richtung der elektrischen Feldstärke
Die Richtung des Feldstärkevektors E ist festgeleft durch die Richtung der Kraft Fel, die auf eine positive Probeladung wirkt. E zeigt in Richtung der Tangente an die Feldlinie.
In einem homogenen elektrischen Feld ist die elektrische Feldstärke an jeder Stelle des Feldes gleich groß
Das elektrische Feld
Der Bereich um eine (felderzeugende) Ladung Q, um dem eine Probeladung q eine elektrische Kraft erfährt, nennt man elektrisches Feld.
Die elektrische Feldstärke ist ein Maß für die Stärke eines elektrischen Feldes an einem bestimmten Ort.
E = Fel / q
Elektrische Felder benötigen kein Medium, um zu existieren.
Lassen sich durch Feldlinien darstellen.
Vektoren für elektrische Felder
Das elektrische Feld hat eine Richtung und kann, wie Kräfte, mit Hilfe von Pfeilen dargestellt werden.
Aquipotentiallinien
- Alle Punkte gleichen Potentials lassen sich mit Äquipotentiallinien verbinden
- Alle Punkte auf einer Äquipotentiallinie haben das gleiche Potential
- Auf einer Äquipotentiallinie benötigt man keine Energie um Ladungen auf ihnen zu verschieben
Energie, Feldstärke und Spannung
- Durchläuft eine Probeladung q eine Strecke d und Spannung u entgegen der elek. Feldstärke so muss ihr Energie hinzugeführt werden. Die elek. Spannung U zwischen den Platten ist der Quotient. U = Eel / q = E * d in J pro C oder Volt
- Umgekehrt wird elek. Energie in Bewegungsenergie umgewandelt
Flächenladungsdichte
- Wie viele Ladungen auf einer Fläche A sitzen, bei gleichmäßiger Verteilung ergibt sich durch:
σ = Q / A in c pro m2 oder σ = Ɛ0 * E oder σ = Ɛ0 * U / d
elek. Feldkonstante
Ɛ0 = 8,85 * 10-12 C2 / Nm2
Plattenkondensator
- Nahezu homogenes Feld
- Je weiter man die Platten auseinander zieht, desto höher wird die Spannung (Potentialdifferenz steigt)
- linearer Anstieg
Homogenes Feld
Ein Feld, dass in einem Raumbereich die gleiche Richtung und Stärke hat.
Kapazität eines Kondesors
- Auf einem geladenen Kondesator befinden sich getrennte Ladungen
- Die gespeicherte Ladung hängt von der Spannung und der größe der Platten ab. Wobei die Ladung zu Spannung proportional ist Q ≈ U
Kapazität C = Q / U in C / V = 1 Farad [F] oder C = Ɛ0 * A / d - Kapazität beschreibt also wie viele Ladungen pro Volt Spannung auf eine Platte des Kondesators passen
Spannung
- Körper bewegen sich alleine von hohen zu niedrigen Orten
- Die Spannung U zwischen zwei Punkten P1 und P2 ist die Potenzialdifferenz
U = Δγ = γ(P1) – γ (P2) in Volt
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