Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Als Feldstärke E einer Ladungsverteilung wird der Quotient aus ihrer Kraft F auf eine Probeladung und deren Ladung q bezeichnet: æ E = æ F _ q . ( Einheit : N/C) Darstellung elektrischer Felder durch Feldlinien Feldlinien beginnen in positiven und enden in negativen La- dungen. Die Feldlinien sind umso dichter, je größer der Be- trag der Feldstärke E ist. Bei der Verschiebung einer Ladung im Kraftfeld ist nur dann kein Arbeitsaufwand notwendig, wenn sie senkrecht zu den Kraftlinien (auf Flächen gleicher potenzieller Ener- gie, Äquipotenzialflächen) erfolgt. Elektrische Spannung U (Potenzialdifferenz; Einheit: Volt) ist der Quotient aus der Energiedifferenz W zwischen zwei Punkten auf verschiedenen Äquipotenzialflächen und der verschobenen Ladung q : U = W/q (Einheit: Volt . 1V = 1 J/C) Kondensatoren speichern elektrische Ladungen. Die Kapa- zität C ist der Quotient aus gespeicherter Ladung Q und der Spannung U zwischen den Kondensatorplatten: C = Q/U ( Einheit: Farad . 1 F = 1 C/V) . Ein Isolator zwischen den Kondensatorplatten schwächt durch seine Polarisierung das elektrische Feld, senkt die Spannung und erhöht dadurch die Kapazität. Elektrischer Strom und Magnetfeld Elektrische Ströme verursachen Magnetfelder. Magnetfel- der werden grafisch durch Feldlinien dargestellt. Die Dichte der Feldlinien ( magnetische Flussdichte ) entspricht der Stärke des Magnetfeldes. Magnetische Feldlinien sind im- mer geschlossen, es gibt keine einzelnen magnetischen La- dungen. Die Kraft eines magnetischen Feldes B auf einen elektri- schen Strom I ist durch die Lorentzkraft F = I · B · s · sin α bestimmt ( s Länge des Leiters im Magnetfeld, α Winkel zwischen Stromrichtung und Magnetfeld). Lorentzkraft auf eine bewegte Ladung q (Geschwindigkeit v ): æ F = q · æ v × æ B . Im homogenen Feld bewegen sich Teilchen auf Schrauben- bahnen um die Magnetfeldlinien. Das Magnetfeld eines Leiters , durch den ein Strom I fließt, beträgt im Abstand r B = μ 0 _ 2 π · I _ r , magnetische Feldkonstante µ 0 = 4 π · 10 –7 N · A –2 . (Einheit des Feldes B : Tesla. 1T = 1N/(Am) = 1Vs/m 2 .) Das Magnetfeld im Inneren einer langen Spule ist homogen, hängt von der Stromstärke und von der Zahl der Windun- gen pro Längeneinheit ab. 115 | ENERGIEVERSORGUNG E-LEHRE FELDER Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv