Vorlesung: Naturwissenschaftliche und technische Grundlagen Datum: schwer. leicht

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1 Elektische Ladungen und elektisches eld Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an Die Ladungen stammen aus den Atomen Atomken: - Neutonen (neutal) - Potonen (positiv) schwe Atomhülle: - Elektonen (negativ) leicht Die meisten elektischen Phänomene sind auf die hohe Beweglichkeit de Elektonen zuück zu fühen. Die elektostatische Elementaladung: e 0 = 1,6 * Coulomb Die elektostatischen Anziehungskäfte halten das Atom zusammen (und damit alle Mateie) Mateie escheint nach außen neutal, weil gleich viele positive und negative Ladungen vohanden sind, diese kompensieen sich nach außen. Gegenstände escheinen geladen, wenn sie nicht meh gleich viele positive und negative Elementaladungen enthalten. 20 Potonen 20 Elektonen Nach außen neutal Atom ist geladen mit +e 0 Bewegung von Ladungen: - Potonen (+) : Bewegen sich eigentlich nicht - Elektonen (-) : In Leiten (Metall, Kohle), ganz leicht. In Nichtleiten (Kunststoff, Glas) keine Bewegung. Bleiben auf de Obefläche sitzen, falls vohanden. olie: Tafel 1 von 5

2 Das Coloumb-Gesetz: Die Kaft zwischen zwei Punktladungen Q 1 und Q 2 ist: : Kaft, die von Q 1 auf Q 2 ausgeübt wid. 0: Dielektizitätskonstante, : Abstand de Ladungen : Vebindungsvekto von Q 1 nach Q 2 : Einheitsvekto (Betag = 1) de die Richtung de Kaft vegibt. π: Keiszahl π = 3,1415 Einheiten: - : N (Newton) - : m (Mete) - Q : Cb (Coulomb) Rechenbeispiel: Zwei Ladungen von +0,05μC und -0,05μC stehen sich in einem Abstand von 10cm gegenübe. a) Wie goß ist die Kaft zwischen den Ladungen? b) In welche Richtung wikt sie? c) Aus wie vielen Elementaladungen besteht sie? Gedanke) Da de hintee Teil de omel Betag de Kaft (skala) und kommt damit auf folgendes: a) lediglich die Richtung angibt, betachtet man den b) c) 10cm Q = n * e 0 olie: Tafel 2 von 5

3 Man beachte: - Einheiten mitfühen (multiplizieen, küzen, quadieen, ) - Vewenden Sie MKSA-Einheiten (Mete, Kilogamm, Sekunde, Ampee) - Vozeichen beachten! - Venünftige Zahl, signifikante Stellen : 3 bis 4 Elektostatische Käfte Gavitationskäfte Kompensieen sich im Goßen Behescht Mikokosmos (Atome & Moleküle) Akkumulieen sich im Goßen Behescht Weltall Das elektische eld Q 1 Q Ladung Q 1 ezeugt eine Wikung die von Ladung Q 2 gespüt wid. Q 2 kann entfent ode ausgetauscht weden, die Wikung bleibt. Sie heißt elektisches eld. Elektisches eld = Raumzustand in dem eine zweite elektische Ladung eine Kaft efäht. Pobeladung q = Senso fü elektisches eld Definition: Das elektische eld ist die im Raum vohandene Kaftwikung auf geladene Köpe po Ladungseinheit. Mit Pobeladung q : Vektoiell: Elektisches eld unabhängig von Pobeladung q! Elektisches eld eine Punktladung E Q + E 2 3 Ote gleiche eldstäke Hinweis: Im Beeich um Radius um eine Punktladung Q ist die eldstäke übeall gleich. olie: Tafel 3 von 5

4 Kaft auf Pobeladung q Wenn q positiv: Gleiche Richtung wie E Wenn q negativ: Entgegengesetzte Richtung wie E Typische elektische elde Radiowellen: 10-1 Stomleitungen (Wohnung): 10-2 Atmosphäe: 10 2 Unte Gewittewolke: 10 4 Röntgenöhe: Elekton auf Bahn im Wassestoffatom: Obefläche Uan-Ken: Elektisches eld mehee Ladungen: Die elde übelagen sich ohne sich zu stöen. An eine Pobeladung ezeugt jedes eld eine Kaft, die Käfte addieen sich vektoiell. Beispiel: Q 2 = -0,5 * Q q Einschub: Addition von Vektoen Man veschiebt die Vektoen, sodass diese ein Deieck bilden bei dem de Boden fehlt! olie: Tafel 4 von 5

5 Rechenbeispiel: Wie goß ist die elektische eldstäke an einem Ot, an dem eine Kaft von 3 * 10-4 N auf eine Pobeladung q = 10nC in x-richtung wikt? Vosilben: 1, milli (m) 10-3, miko (μ) 10-6, nano (n) 10-9, pico (p) 10-12, femto (f) 10-15, kilo (k) 10³, Mega (M) 10 6, Giga (G) 10 9, Tea (T) q = 10-8 C E x = +Q 1 2 +Q +q 0 olie: Tafel 5 von 5