Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien I Feld zwischen zwei Punktladungen (pos. und neg.)

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1 Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien I Feld zwischen zwei Punktladungen (pos. und neg.) 1 Grieskörner schwimmen in Rhizinusöl. Weil sie kleine Dipole werden, richten sie sich entlang der Feldlinien aus (Die Spannung zwischen und beträgt hier 10000V). Schematische Darstellung der el. Feldlinien zwischen zwei gleichgroßen, entgegengesetzten Ladungen

2 2 Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien II (Feld einer Punktladung) Grieskörner schwimmen in Rhizinusöl. Weil sie kleine Dipole werden, richten sie sich entlang der Feldlinien aus (Die Spannung zwischen und beträgt hier 10000V).

3 3 Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien III (Faraday Käfig) Grieskörner schwimmen in Rhizinusöl. Weil sie kleine Dipole werden, richten sie sich entlang der Feldlinien aus (Die Spannung zwischen und beträgt hier 10000V). Kein Feld in Inneren des Metallrings! Der Ring wirkt als FaradayKäfig und schirmt das elektrische Feld ab. Kein el. Feld im Inneren des Rings = Faradayscher Käfig

4 4 Wiederholung: Elektrisches Feld und Feldlinien IV (Plattenkondensator) Zwischen zwei Platten herrscht ein homogenes elektrisches Feld. (d.h. Feld ist zwischen den Platten überall gleich stark und hat die gleiche Richtung). Im Randbereich ist das elektrische Feld inhomogen

5 Potenzielle Energie und Arbeit im elektrischen Feld 5 Wichtig: Die Arbeit die nötig ist um q von A nach B zu bringen, hängt nicht vom gewählten Weg ab!

6 Potenzialdifferenz = Spannung (immer zwischen zwei Punkten!) 6 Die Spannung zwischen zwei Punkten wird aus der Arbeit berechnet die nötig ist, um eine Testladung q von einem zum anderen Punkt zu bringen. Einheit der Spannung (Potentialdifferenz): Oft wählt man irgendeinen Punkt als Nullpunkt (Referenzpunkt). Die Spannung relativ zu diesem Punkt nennt man Potenzial Φ.

7 Beispiel: Plattenkondensator (homogenes elektrisches Feld zwischen den Platten) 7 Um ein Elektron von der positiven Platte auf die negative Platte zu bringen benötigt man die Arbeit: Die Feldstärke zwischen den Platten ist d = 10 cm U = 1000V Die Kraft auf das Elektron ist

8 Kondensator und Kapazität 8 Kondensator: Kapazität C: d U

9 Kondensatoren Kondensatorschaden! 9

10 10 Versuch: Änderung des Plattenabstands eines Plattenkondensators Spannung zwischen den Platten 1000V. Ladung auf den Platten wird gemessen. Verdoppelt man den Abstand der Platten (dann wird C halbiert) und lässt die Spannung konstant, dann halbiert sich die Ladung (wegen C=Q/U). Kapazität eines Plattenkondensators: C = ε 0 A d

11 Versuch: Plattenkondensator mit Dielektrikum 11 Messung der Ladung Dielektrikum (hier: Plexiglas) Spannungsversorgung Die Spannung wird konstant gehalten. Beim Einschieben des Dielektrikums nimmt die Ladung auf den Platten zu. > Die Kapazität des Kondensators nimmt zu!

12 Versuch: Plattenkondensator mit Dielektrikum 12

13 Kondensator mit Dielektrikum 13

14 14 Zusammenfassung: Kapazität: C = Q U Einheit 1 Farad, 1 F = 1 C/V Q Q Kapazität eines Plattenkondensators: Fläche A C = ε 0 A d d U

15 15 Mit Dielektrikum: Kapazität: C = Q U Einheit 1 Farad, 1 F = 1 C/V Q Q Kapazität eines Plattenkondensators: ε Fläche A C = ε 0 ε A d Dielektrizitätskonstante ε (Permittivität): d U Vakuum 1 Luft Plexiglas 3.40 Glas 510 Wasser 80

16 Elektrodynamik (bewegte Ladungen) q v (Herleitung sh. Lehrbuch)

17 17 Stromwirkungen:

18 Versuch: leuchtende Gurke (Wie wirkt Strom auf biologisches/organisches Material?) 18 (Video dazu)

19 Elektrischer Widerstand (manchmal verwendet man auch den Leitwert G = I/U mit Einheit 1 Siemens)

20 20 Strom Spannungs Kennlinie Dargestellt sind Beispiele wie Kennlinien von Objekten aussehen können. Nächstes Mal werden diese Kurven gemessen, dann wird auch der Verlauf genauer erklärt.

21 21 Leitungsmechanismen für elektrischen Strom: Bei höherer Temperatur, mehr Stöße am Gitter größerer Widerstand

22 22 Leitungsmechanismen für elektrischen Strom: Ge Ge Ge Ge Ge Sehr stabile Struktur, alle Elektronen werden für Bindungen benötigt, Bei höherer Temperatur werden Elektronen aus Bindungen gelöst, Der elektrische Widerstand sinkt bei höherer Temperatur

23 23 Leitungsmechanismen für elektrischen Strom: Widerstand entsteht durch Viskosität der Flüssigkeit (Details sh. Faraday Gesetze)

Prof. Dr. Caren Hagner

Prof. Dr. Caren Hagner Prof. Dr. Caren Hagner Borexino Experiment (Gran Sasso, Italien) Universität Hamburg Institut für Experimentalphysik Luruper Chaussee 149 22761 Hamburg Email: caren.hagner@desy.de Büro: DESY Gelände Bahrenfeld,

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