Elektrizitätslehre. Elektrische Ladungen und Felder. Aufbau des Stoffes. Elektrisches Feld Elektrische Ww. Elektrische Ladung. Dauermagnet.

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1 lektizitätslehe lektische Ladungen und elde Aufbau des Stoffes lektische Ladung lektisches eld lektische Ww Stomkeise Stom Induziete Stom Magnetfeld magnetische Ww Dauemagnet lektomagnetische Schwingungen und Wellen 3 4

2 lektische Ladung Definition : eine neue wichtige igenschaft de Köpe lementateilchen Die Bauelemente de Köpe besitzen diese igenschaft: Das Poton ist positiv geladen, das lekton ist negativ. (Das Neuton ist neutal, hat keine elektische Ladung.) lementaladung (e): die Ladung eines Potons e =,6 0-9 C (Coulomb) Atome und makoskopische Köpe Im Gundzustand Z. B. Beyllium(Be) Atom 4 lektonen 4 Potonen Z. B. Beyllium(Be) Metall Bemekungen: Das lekton hat -e Ladung. Die Gesamtladung von einem Mol Potonen neutal N A e = aaday- Konstante 5 neutal 6 Nach Ladungstennung (z. B. Reibung) lektonenmangel Ladungsehaltung lektonenübeschuss z.b. elektisch aufgeladen Cl Na Ladung (Q ode ): ganzzahliges Vielfaches de lementaladung, Q = N e Maßeinheit: Coulomb (C) 7 Cl _ Na + Zu inneung: Impulsehaltung Dehimpulsehaltung negieehaltung 8

3 Metalle lektische Stom = kollektive Ladungswandeung lektische Wechselwikung Lösungen Leite Isolato keine fei bewegliche elektische Ladungstäge Auch möglich, wenn de eine Köpe keine (netto) elektische Ladung besitzt: Influenz Siehe späte! 9 0 Dielektische Polaisation lektisches Dipolmoment (p): p = Q d d + Q +Q Z. B.: Wassemolekül lektische Dipol Coulombsches Gesetz: 4 Z.B.: + Q Q =Abstand Gafische Dastellung des coulombschen Gesetzes (am Beispiel von ungleichnamigen Ladungen): 0 Q Q ode Q Q k 0 = elektische eldkonstante C 0 = Nm Nm k = C + Q Q k 3

4 Analogie zwischen Gavitation und elektische Ww: lektisches eld eldlinien: Ihe Richtung zeigt die Richtung de Kaftwikung auf eine positive Pobeladung. Ihe Dichte ist popotional zu Göße de Kaft. 3 4 lektische eldstäke - Pobeladung - auf die Pobeladung wikende Kaft Übelageung von elektischen elden: lektische eldstäke (): Vekto, otsabhängig N C Zu inneung: Gavitationsfeld - Radialfeld eldlinien Gavitationsfeldstäke g (N/kg=m/s ) 5 6 4

5 lektische eldstäke ist an jedem Ot gleich. Die eldlinien laufen paallel und in gleichem Abstand voneinande. lektische eldstäke (Richtung ode Göße ode beide) ist von Ot zu Ot unteschiedlich. Abeit im elekt. eld Potenzial, Spannung s s s ndposition Anfangsposition h h s g z. B. Plattenkondensato (zwei leitende Platten duch einen Isolato voneinande getennt) Dipolfeld Radialfeld 7 W W s s s s pot Hub lektische potenzielle negie ( pot ): W pot 0 0 pot pot s mgs mgh mgh G s pot pot mgh pot (gemessen von einem willkülichen Nullpunkt) 8 lektische Spannung W W U s s pot s pot pot pot U Spannung = Potenzialdiffeenz pot /: lektisches Potenzial 9 Allgemein gültige Definitionen und Zusammenhänge: W J lektische Spannung (U): U V (Volt) C lektisches Potenzial (): U Speziell in einem homogenen eld: pot s s U s Gilt imme fü beliebig gewählte Punkte! pot J C V (Volt) Gilt fü einen Punkt in Bezug auf einen willkülich festgelegten Bezugspunkt! (s wid gemessen von einem willkülichen Nullpunkt) (s wid gemessen von einem willkülichen Nullpunkt) (s wid gemessen zwischen beliebigen Punkten) 0 5

6 s kann bewiesen weden, dass die Abeit zwischen den Punkten imme als W s s geschieben weden kann, unabhängig von de konketen Bewegungsbahn zwischen den Punkten. Äuipotenzialflächen ode (in D) -linien Äuipotenzialfläche(-linie): Gesamtheit von Punkten gleichen Potenzials Die Spannung zwischen den Punkten eine Äuipotenzialfläche ist gleich Null. Bei de Bewegung an eine Äuipotenzialfläche: keine Abeit! Sie velaufen senkecht zu den eldlinien. s s s 0 Deshalb ist die infühung von pot, U und sinvoll. Äuipotenzialflächen Äuipotenzialflächen Beispiel: Das elektische eld des Hezens Äuipotenzialflächen lektisches eld eine Punktladung = = k Q = k Q φ = k Q lektokadiogafie (KG) Q Q 3 4 6

7 lektisches eld im Plattenkondensato Plattenkondensato: zwei leitende (z.b. Metall-) Platten duch einen Isolato (z.b. Vakuum) voneinande getennt Äuipotenzialflächen U = d ode = U d d = Abstand 5 U = Maßeinheit von : N C = V m 6 Beispiel: lektisches eld de de Abschimung elektische elde aadaysche Käfig 7 8 7

8 Theoie: Duden 4.3. und 4.3. Rechenaufgaben: - Aufgabenblatt 8 - Duden S.95-6 Aufgaben 3-5,