Experimentalphysik II TU Dortmund SS2012 Shaukat. TU - Dortmund. de Kapitel 1

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1 xperientalphyik II T ortund SS Shaukat. T - ortund. de Kapit Gaußche Geetz in Materie: die diektriche erchiebungdichte I inhoogenen -Fd enttehen Polariationladungen nicht nur an der Oberfläche, ondern auch i oluen de iektriku pol div P div div P div P ( ) d Q erhalten de -Fd an den Oberflächen von iektrika = diektriche erchiebung, ein "Hilffd" da für anche nwendungen praktich it, aber in vien Lehrbüchern gar nicht behandt wird. inheit: und ind ehr verchieden: - e gibt für kein oulobche Geetz - die Rotation von it i.d.r. ungleich null - e gibt für kein ektrotatiche Potenzial enn da ektriche Fd enkrecht auf der Oberfläche teht, verkürzt ich u den Faktor. ie it alo für die Noralkoponente von icher richtig enn aber da Fd chräg auf der Oberfläche teht (wa bei Nichtetallen ok it), bleibt die Tangentialkoponente (parall zur Oberfläche) kontant, weil die Rotation null ein u. div P pol (da -Fd zeigt von der poitiven zur negativen Ladung, P von der negativen zur poitiven Ladung. urch diee efinition zeigen beide ektoren i polariierten iektriku in diebe Richtung) rot S S d Ohne Begründung: ie Noralkoponente de -Fd bleibt gleich, die Tangentialkoponente erhöht ich u.

2 xperientalphyik II T ortund SS Shaukat. T - ortund. de Kapit nergie de ektrichen Fd in iektrika ie Kapazität eine Kondenator erhöht ich u den Faktor. nergie bei kontanter Spannung: w xperiente - ine diektriche Kug i inhoogenen Fd wird in Richtung de tärkeren Fd gezogen. - ine diektriche Flüigkeit teigt in eine Plattenkondenator (eruch nicht durchgeführt,. aber Übungblatt ). - Blaen in einer diektrichen Flüigkeit werden in Richtung de chwächeren Fd gezogen (eruch an der ni HH). - xperient zur Spiegladung: eine gadene Kug vor einer geerdeten Platte erfährt die gleiche Kraft wie gegenüber einer entgegengeetzt gadenen Kug i doppten btand

3 xperientalphyik II T ortund SS Shaukat. T - ortund. de Kapit. er ektriche Stro. inführung Ladungtranport ährend für den Zuaenhalt der Materie die Geetze der lektrotatik aureichend zu ein cheinen (eine volltändigere rklärung benötigt an allerding die Quantenechanik), baieren die eiten nwendungen der lektrotechnik und lektronik auf de ektrichen Stro, d.h. der Beweglichkeit von lektronen in Metallen und Halbleitern. gibt aber noch andere rten de Ladungtranport. I llgeeinen bezeichnet an it "Stro" die Ladungenge, die pro Zeiteinheit durch eine gedachte Fläche tritt, egal wie die Bewegung der Ladung veruracht wird: Ladungtranport - Bewegung von lektronen in Metallen und Halbleitern - Bewegung von Ionen z.b. in wärigen Löungen - Bewegung von lektronen und Ionen in Plaen - Bewegung von Ladung durch echanichen Tranport (van-de-graaf-generator) - Bewegung von gadenen Teilchen al Teilchentrahl in Bechleunigern I dq dt Q I (pere) ndré-marie père ( ) Zur rinnerung: it die Strotärke, bei der zwei paralle Leiter (unendlich dünn, unendlich lang) pro Meter eine Kraft von -7 N aufeinander auüben. "Techniche" Strorichtung = Richtung der Bewegung poitiver Ladungen Bewegungrichtung der lektronen in eine Leiter 3

4 xperientalphyik II T ortund SS Shaukat. T - ortund. de Kapit Beipi LT: Strahltro 3 Gechwindigkeit c fang 5,. ievie lektronen ind unterweg? laufzeit = fang/c Ladung = Stro laufzeit lektronenzahl = Ladung/e 5, 7 T 3, Q I T,3 3, Q 5 N 3, lektronen -9 e,6. a Ohche Geetz ngenoen, der Stro wird durch ein ektriche Fd bewirkt (kein echanicher Tranport, kein Teilchentrahl). ann it die Strodichte j (Stro/Fläche) de ektrichen Fd proportional: j N ektriche Leitfähigkeit "Techniche" Strorichtung = Richtung der Bewegung poitiver Ladungen Bewegungrichtung der lektronen in eine Leiter Georg Sion Oh ( ) 4

5 xperientalphyik II T ortund SS Shaukat. T - ortund. de Kapit Leiter it Querchnitt und Länge L I j R I R L L R R I I (Oh) R I L L xperiente zu Ohchen Geetz / R pezificher idertand (z.b. Kupfer,7-8 ) ektricher idertand - der Stro durch einen -Oh-idertand it der angegten Spannung proportional ( bei ). - der Stro halbiert ich bei urchgang durch zwei in Reihe gechaltete -Oh-idertände. - der geeen idertand durch zwei in Reihe gechaltete 8-Oh-idertände beträgt 6 Oh. - der geeene idertand durch zwei parall gechaltete 8-Oh-idertände beträgt 4 Oh. Teperaturabhängigkeit de ektrichen idertand T T T T z.b. Kupfer = 4-3 /K (T = ) T xperient: er idertand von Kupfer inkt deutlich in flüige Sticktoff (77 K), der von Kontantan inkt nur wenig, der eine og. NT-idertand teigt. 5