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Zurück zur ersten Seite 1 Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten Prof. Dr. Alois Putzer Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten.

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1 Zurück zur ersten Seite 1 Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten Prof. Dr. Alois Putzer Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten SS Vorlesung 2.6./5.6./ Prof. Dr. Alois Putzer

2 Zurück zur ersten Seite 2 Plan : Nächste Vorlesungen Heute: Elektrizität Danach : Optik Röntgenstrahlung Radioaktivität Nuklearmedizin Elektromagnetische Wellen Tomographie, Laser,......

3 Zurück zur ersten Seite 3 Elektrostatik Elektrische Kräfte bestimmen den Aufbau der Materie. Positive und negative Ladung Proton (+), Elektron (-) Elektrisch neutraler Zustand : Gleiche Zahl von positiven und negativen Bausteinen. Freie Ladung erhält man durch Trennung von negativen und positiven Ladungsträgern. Elektrostatik : Untersuchung von freien ruhenden Ladungen.

4 Zurück zur ersten Seite 4 Elektrische Kraft Elektrische Kräfte gehen von Ladungen aus und wirken auf Ladungen. Ladung : 1 C= 1As = 6, q e (Elektron) q e = 1, C Coulomb Gesetz (1785)

5 Zurück zur ersten Seite 5 Einheiten der Elektrizität Strom : I : Ampere : A (Grundgröße) Ladung : Q: Coulomb : C = As Spannung : U :Volt : V = Nm/As Leistung : P :Watt : W = VA Energie : W : : Ws = VC = J

6 Zurück zur ersten Seite 6 Elektrisches Feld(1) Jede elektrische Ladung ist immer von einem elektrischen Feld umgeben. Bringt man eine Probeladung q in ein elektrisches Feld, so wirkt die Coulombkraft auf diese. Damit erhalten wir für das elektrische Feld

7 Zurück zur ersten Seite 7 Elektrisches Feld (2) Das elektrische Feld einer Punktladung: [E] = N/As = V/m Die Richtung des Feldvektors zeigt in die Richtung in die sich eine positive Probeladung bewegen würde.

8 Zurück zur ersten Seite 8 Feld einer Punktladung

9 Zurück zur ersten Seite 9 Feld zweier ungleicher Ladungen

10 Zurück zur ersten Seite 10 Feld zweier gleicher Ladungen

11 Zurück zur ersten Seite 11 Elektrisches Feld (3) Richtung der Feldlinien = Richtung des elektri- schen Feldes Dichte der Feldlinien ist proportional zur Stärke des elektrischen Feldes. Elektrische Feldlinien beginnen und enden immer auf Ladungen. Das elektrische Feld steht senkrecht auf einer Leiteroberfläche=> der Innenraum eines geschlossenen Leiters ist feldfrei (und damit ladungsfrei.) Das elektrische Feld läßt sich abschirmen: Faradaykäfig.

12 Zurück zur ersten Seite 12 Elektrische Spannung(1) Verschiebung einer Ladung im elektrischen Feld erfordert, analog zur Bewegung einer Masse im Gravitationsfeld, die Arbeit W=F s = q E s = q E (r 1 - r 2 ) = q U 12 Die Größe U nennt man die Potentialdifferenz oder elektrische Spannung zwischen den Punkten 1 und 2. Die Spannung beträgt 1V, wenn zur Ver- schiebung der Ladung 1C die Arbeit 1J erforderlich ist.

13 Zurück zur ersten Seite 13 Elektrische Spannung(2) Für die Spannung zwischen zwei Metall- platten im Abstand d erhält man U = Ed (E = U/d) Für die Kraft auf die Probeladung q ergibt sich: F=qE = qU/d und für die Beschleunigung im elektri- schen Feld: a=F/m = q/m U/d

14 Zurück zur ersten Seite 14 Ladungstrennung durch Influenz Bringt man einen ungeladenen metallischen Leiter in ein elektrisches Feld, so werden die leicht beweglichen Ladungsträger (Elektronen) so verschoben, daß im Inneren kein resultierendes elektrisches Feld vorhanden ist.

15 Zurück zur ersten Seite 15 Influenz

16 Zurück zur ersten Seite 16 Dielektrikum

17 Zurück zur ersten Seite 17

18 Zurück zur ersten Seite 18 Speicherung von Ladungen:Kondensatoren Die Ladungsmenge Q hängt ab von der Spannung U, der Fläche der Platten A dem Abstand zwischen den Platten d Q = C U bzw. C=Q/U (C : Kapazität : Farad [F]

19 Zurück zur ersten Seite 19 Elektrisches Feld mit Dielektrikum Bei Nichtleitern wird das Feld im Inneren nur geschwächt, da die Ladungen sich nicht bewegen sondern nur ausrichten können.

20 Zurück zur ersten Seite 20 Kondensator mit Dielektrikum Bringt man ein Dielektrikum zwischen die Kondensatorplatten, so ändert sich die Kapazität des Kondensators.

21 Zurück zur ersten Seite 21 Elektrische Leitung in Metallen

22 Zurück zur ersten Seite 22 Drehspulinstrument

23 Zurück zur ersten Seite 23 Schiebewiderstand

24 Zurück zur ersten Seite 24 Ohmsches Gesetz : U = R I

25 Zurück zur ersten Seite 25 Elektrolyse

26 Zurück zur ersten Seite 26 Galvanische Elemente

27 Zurück zur ersten Seite 27 Faraday-Gesetz Fließt ein StromI so wird in der Zeit t die Ladungsmenge Q = I t von den Ionen transportiert. Trägt ein Ion die Ladung z e so sind es N = Q/ze Ionen. m(g)=Molmasse/z Q/F F = e N A = C/mol n(mol) = Q/z.F

28 Zurück zur ersten Seite 28 Elektrizitätsleitung im Vakuum

29 Zurück zur ersten Seite 29 Zählrohr


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