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1 I. Elektrostatik I.1. Elektrische Ladung Beobachtung (Griechenland, Altertum): Bernstein (gr. elektron) zieht nach Reibung Stroh und Federn an Moderne.

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1 1 I. Elektrostatik I.1. Elektrische Ladung Beobachtung (Griechenland, Altertum): Bernstein (gr. elektron) zieht nach Reibung Stroh und Federn an Moderne Erklärung: Elementarteilchen haben Masse m Gravitationsfeld (elektrische) Ladung Q Elektrisches Feld (und bei Bewegung magnetisches Feld) Farbladung (R,G,B) Starkes Feld (Kernkräfte) schwache Hyperladung Y schwache Isospinladung I 3 Schwaches Feld (Radioaktivität)

2 2 Empirische Tatsachen: a)Quantisierung: Millikan-Versuch (1907): statisch geladene Öltröpfchen im E-Feld Elementarladung Elektron e Q(e ) e Positron e Q(e ) e Proton p Q(p) e Teilchen / Antiteilchen m(e ) m(e ) Ungelöstes Rätsel: Quarks: stets gebundene Bausteine der Hadronen (Proton,...)

3 3 Elektrisches Feld b)Ladungserhaltung: Abgeschlossenes System Beispiel: Konversion von Gamma-Quanten e e Atomkern Ladung Z·e

4 4 c)Richtung elektrischer Kräfte zwischen Ladungen: Ungelöstes Rätsel: Für Elementarteilchen gilt Mögliche Erklärung (Elementarteilchenphysik, Superstrings): Der Raum hat (bei kleinen Abständen) mehr als 3 Dimensionen

5 5 Messung von |Q|: Elektrometer Laborinstrument Schulinstrument geladenes Teilchen (ionisierend)

6 6 I.2. Das Coulomb-Gesetz Q1Q1 Q2Q2 Punktladungen Beliebige Systeme von Punktladungen: Gesamtkraft durch Vektoraddition Für elektrische (Kraft-)Felder gilt das Superpositionsprinzip

7 7 Q1Q1 Q2Q2 Punktladungen Einheiten im cgs-System: 1 esu 1 electrostatic unit 1 esu übt in 1 cm Abstand die Kraft 1 dyn auf 1 esu aus Elegant: Elektrodynamik-Rechnungen mit k = 1 Kompliziert: Umrechnung in mechanische Größen

8 8 Mechanische Definition der Stromstärke: 1 A = 1 Ampere = diejenige Stromstärke in zwei unendlich langen parallelen geraden Leitern in 1 m Abstand, die pro m Leiterlänge eine Kraft von 2·10 7 N verursacht. Q1Q1 Q2Q2 Punktladungen Einheiten im SI: durch einen Drahtquerschnitt fließt pro s die Ladung 1 C Messung: k = 8,9875·10 9 N m 2 C -2 Definition: Dielektrizitätskonstante Umrechnung: (riesige Ladung)


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