Elektrisches und magnetisches Feld. Elektrostatik Das elektrische Feld Kondensator Magnetische Felder Induktion

Transkript

1 Elektrisches und magnetisches Feld Elektrostatik Das elektrische Feld Kondensator Magnetische Felder Induktion

2 Elektrostatik Elektrostatische Grundbegriffe Zusammenhang zwischen Ladung und Stromstärke Kräfte zwischen geladenen Körpern

3 Elektrostatische Grundbegriffe Läd man zwei Körper elektrisch auf, entsteht zwischen diesen Körpern eine elektrische Kraft. Es gibt eine abstoßende Kraft zwischen gleichnamigen Ladungen und eine anziehende Kraft zwischen unterschiedlichen Ladungen. => Es gibt 2 versch. Ladungen Influenz: Elektrische Ladungen besitzen eine Fernladung Polarisation: Ein nicht geladener Isolator wird von einem geladenen Körper angezogen

4 Zusammenhang zwischen Ladung und Stromstärke Experiment: Tischtennisball Dabei bezeichnet Q die Ladung. Q wird in der Einheit C(oulomb) gemessen. Dabei gilt:

5 Zusammenhang zwischen Stromstärke und Ladung Aufgabe 1: Eine Batterie trägt die Aufschrift 1,2V, 2500mAh. Bestimme die Ladung einer Batterie in C. Wie lange kann eine Glühbirne mit einem Widerstand von R=4Ω betrieben werden, wenn man annimmt, dass sich die Spannung der Batterie nicht ändert.

6 Kräfte zwischen zwei geladenen Körpern Experiment (wird nicht funktionieren) Man kann deutlich erkennen: Je größer die Ladung, desto größer ist die Kraft. Je größer der Abstand, desto kleiner ist die Kraft.

7 Kraft und der Feldbegriff Ein elektrisch geladener Körper wirkt auch auf große Entfernungen auf einen anderen ein. Um diese Wirkung auf irgendeinen Körper zu beschreiben, definiert man eine neue physikalische Einheit: die elektrische Feldstärke Die Einheit der Feldstärke ist Newton/Coulomb

8 Das elektrische Feld Darstellung von elektrischen Feldern Eigenschaften von elektrischen Feldern Elektrische Feldstärke Energieumwandlung im el. Feld

9 Darstellung von elektrischen Feldern Feldlinienbilder Eigenschaften von Feldlinien 1. Feldlinien haben einen Anfang (+-Pol) und einen (--Pol). 2. Feldlinien kreuzen sich nie! 3. Feldlinien stehen stets senkrecht auf Leitern.

10 Das elektrische Feld in einem Kondensator Experiment: Kugel zwischen zwei Kondensatorplatten. Das elektrische Feld in einem Kondensator ist homogen. Es gilt:

11 Energie in einem elektrischen Feld Lässt man in einem el. Feld ein geladenes Teilchen los, dann beschleunigt es. Es "bekommt" also kinetische Energie! Die muss aus dem el. Feld kommen. Je größer die Ladung, desto schneller das Teilchen. U heißt Spannung. Die Einheit der Spannung ist Volt.

12 Kondensdator Kapazität von Kondensatoren Dielektrika Energie in einem Plattenkondensator Anwendungen des Kondensators Milikan-Versuch Ablenkung eines Elektronenstrahls

13 Kapazität von Kondensatoren Experiment C heißt Kapazität eines Kondensators. Die Einheit der Kapazität ist das Farad.

14 Kapazität von Kondensatoren Die Kapazität eines Kondensators ist abhängig von: Dem Flächeninhalt der Platten Dem Abstand der Platten Dem Medium zwischen den Platten.

15 Kondensatoren Eine ausführliche Übungsaufgabe

16 Dielektrika Experiment Erklärung durch ein animiertes Gif. Übersicht über verschiedene Dielektrika.

17 Millikan-Versuch Millikan wollte ein Experiment entwickeln, mit dem er die Ladung von winzig kleinen Öltröpfchen messen konnte. Dazu benutzte er folgenden Versuchsaufbau. Bild Ein sehr ausführliches (daher auch etwas kompliziertes) Applet.

18 Kräftebetrachtung Millikan-Versuch

19 Millikan-Versuch die volle Wahrheit Die Masse des Teilchens lässt sich nicht bestimmen, aber das Volumen? Ohne el. Feld fällt das Teilchen aufgrund der Stoke'schen Reibung mit konstanter Geschwindigkeit! Die Formel sieht dann (leider, leider) so aus: Bildschirmexperiment

20 Braun'sche Röhre Übungsaufgabe mit Lösung von LEIFI-Physik

21 Die Braun'sche Röhre im Real- und Bildschirmexperiment Bildschirmexperiment

22 Kirchhoff'sche Regeln Maschenregel Eine ganze Menge Aufgaben (mit Lösung) die in diesem Bereich anzusiedeln sind.

23 Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren Parallelschaltung

24 Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren Reihenschaltung Beide Fälle gibt es auch als Animation.

25 Magnetfelder Wiederholung Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiter Magnetfeld einer (Zylinder-) Spule Kraft auf einen Stromdurchflossenen Leiter

26 Magnetische Felder Magnetfelder Magnetische Feldstärke Lorentz-Kraft Halleffekt Bestimmung der Elektronenmassen Massenspektrograph Materie im magn. Feld

27 Lorentzkraft Die Lorentzkraft makroskopisch Bewegung eines Elektron in einem magnetischen Feld.

28 Induktion Elektromagnetische Induktion Magnetischer Fluss Lentz'sche Regel Selbstinduktion Energie in einem magn. Feld Kopplung von el. und magn. Feld