Big Bang Physik 6, Schulbuch

100  Felder In Kap. 25.3 (ab S. 97) hast du gehört, dass man die elektri- sche Feldstärke in N/C angibt. Eine andere Möglichkeit ist die Angabe in V/m. Beide Angaben sind überraschender Weise gleichwertig. Je größer die elektrische Feldstärke ist, desto mehr Kraft ist notwendig, um eine Ladung eine be- stimmte Strecke gegen das Feld zu verschieben. Auch das kann man am besten mit dem „elektrischen Höhenunter- schied“ erklären (siehe Abb. 25.22).  Info: Jongliere mit Einheiten  Info: schlecht rasierte Haie Abb. 25.22:  Je größer die Zentralladung, desto höher der Potenzialberg, desto größer der „elektrische Höhenunterschied“, desto steiler den Anstieg (entspricht V/m), desto mehr Kraft wird benötigt (entspricht N/C). Gewitterwolke Warum kann sich ein Mensch unter einer Gewitterwolke befinden, ohne dass ihm etwas passiert? Das Feld zwischen Wolke und Erde ist nahezu homogen und ähnelt dem eines Plattenkondensators (Abb. 25.30a; siehe S. 102). Weil aber die Haut des Menschen ein elektrischer Leiter ist, verzerrt sich das elektrische Feld, und auf ihr bildet sich eine Äquipo- tenzialfläche (b). Zwischen Füßen und Kopf besteht daher keine Spannung ( F13 )! i Abb. 25.23:  Das elektrische Feld wird durch den Menschen verzerrt, weil seine Haut ein Leiter ist. Die Feldlinien stehen normal zur Hautoberfläche (siehe auch Kap. 25.5). Zusammenfassung Spannung ist der „elektrische Höhenunterschied“ und gibt die benötigte Energie an, um eine Ladung in einem elektri- schen Feld zu verschieben. Spannung kann immer nur zwischen zwei Punkten angegeben werden. Jonglieren mit Einheiten Die elektrische Feldstärke kann sowohl in N/C als auch in V/m angegeben werden. Verblüffend! Um das nachzuvoll- ziehen, brauchen wir folgende Größen und Einheiten: Kraft F = m · a [ F ] = N = kgm/s 2 Arbeit W = F · s [ W ] = J = kgm 2 /s 2 Ladung Q = W / U [ Q ] = C = J/V = kgm 2 /(s 2  V) Jetzt braucht man nur noch einzusetzen und wegzukürzen:       [ E ] = ​ N  __  C ​= ​  ​  kgm ____  s 2  ​ _____  ​  kgm 2 ____  s 2  V  ​  ​= ​ V  __  m ​ i Schlecht rasierte Haie Das Nervensystem aller höheren Tiere basiert auf Elektrizi- tät (siehe Kap. 24, S. 90). Haie können Futterfische anhand deren elektrischer Felder ausmachen. Hammerhaie sind etwa in der Lage, 0,5 μV/m wahrzunehmen. Das entspricht der Feldstärke einer 1,5-V-Batterie, deren Pole sich unfassba- re 3000 km auseinander befinden! Mit diesen feinen Sinnen spüren Haie im Meeressand verbuddelte Fische auf – aber auch mit Begeisterung alte Batterien ( F15 ). Wie machen die Haie das? Sie besitzen viele winzige Poren am Kopf (Abb. 25.24), unter denen sich kleine Röhren befin- den, die mit einer Art Gel gefüllt sind. Diese Sinnesorgane sind nach dem italienische Mediziner STEFANO LORENZINI benannt, der sie bereits um 1680 entdeckte. Diese Dinger sind in der Lage, extrem kleine Spannungen zu messen. i Abb. 25.24:  Keine Bartstoppeln, sondern Lorenzinische Ampullen um das Maul eines Hais Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv