Materialeigenschaften - Startpaket

Präsentation zum Thema: "Materialeigenschaften - Startpaket"—  Präsentation transkript:

1 Materialeigenschaften - Startpaket
Leiter Nichtleiter

2 Inhalt Leiter Nichtleiter Polarisation Dieelektrikum Dipolmoment

3 Eigenschaften von elektrisch leitenden Materialien
Ladungen können sich innerhalb des leitenden Objekts beliebig bewegen Antrieb: Coulomb-Kräfte Beachte: anziehend- oder abstoßend

4 Bewegliche Ladung im Leiter
Ladungen, meistens Elektronen, bewegen sich, bis sie kräftefrei sind

5 Antwort von elektrisch leitenden Materialien auf elektrische Felder
Ladungen verschieben sich, bis sie kräftefrei sind: In den Lagen des Gleichgewichts heben sich anziehende- und abstoßende Coulomb-Kräfte auf Anwendung: Faradayscher Käfig

6 Der Faradaysche Käfig Feldfrei im Innern! In einem geschlossenen, leitenden Käfig ist die elektrische Feldstärke null

7 Ladungsverteilung im Faradayschen Käfig
Das Innere eines von einem Leiter umschlossenen Volumens ist feldfrei

8 Versuch zum Faradayschen Käfig
Ein Drahtkäfig mit Elektrometer steht auf einer leitenden Platte mit Elektrometer im Inneren des Käfigs. Beide sind zur Erde isoliert. Wird die Anordnung aufgeladen, dann zeigt das Elektrometer im Inneren die Ladungsfreiheit. Im umschlossenen Volumen ist das Innere feldfrei

9 Versuch zum Faradayschen Käfig: „Öffnen“ des Käfigs
Wird der Käfig abgenommen, dann gehört das Elektrometer im Innenraum zur Oberfläche, auf die sich die Ladung von der Bodenplatte verteilt: Es zeigt jetzt Ladung an. Nur im umschlossenen Volumen ist das Innere feldfrei

10 Eigenschaften von Isolatoren (1)
Polarisation bei Annäherung eines geladenen Stabes:

11 Eigenschaften von Isolatoren (2)
Polarisation im homogenen Feld Kondensator mit „Dielektrikum“

12 Antwort von Isolatoren auf elektrische Felder
Die Ladungen können im Objekt nicht beliebig weit verschoben werden Aber: In elementaren Baugruppen, Atomen oder Molekülen, verlagern sich die Schwerpunkte negativer und positiver Ladungen: Dadurch entstehen elektrische Dipole Man nennt diesen Vorgang Polarisation

13 Das Dipolmoment Die Ladungen zur Erzeugung des elektrischen Feldes werden - entgegen der wachsenden Feldstärke - mit zunehmendem Energieaufwand auf die Platten transportiert

14 Das Dipolmoment 1 mC Dipolmoment 1 C Positive Ladung 1 m
Vektor von der pos. zur neg. Ladung

15 Zusammenfassung In elektrisch leitenden Materialien sind die Ladung praktisch frei beweglich Sie verschieben sich solange, bis sie kräftefrei sind In Leitern können Ladungen über beliebig weite Wege transportiert werden In Nichtleitern können Ladungen nicht beliebig weit verschoben werden Bei Polarisation verschieben ich die Ladungsschwerpunkte auf der Skala der Atomdurchmesser Im Material entstehen dadurch „Dipole“: Paare gleichgroßer Ladungen Q [C] unterschiedlichen Vorzeichens im Abstand von l [m] mit dem Dipolmoment p=Q·l [Cm]

16 finis