Die elektrische Feldstärke

Inhalt Die elektrische Feldstärke Die magnetische Feldstärke Definition Feldlinien Die magnetische Feldstärke Lorentzkraft Kraft zwischen zwei stromdurchflossenen Leiter

Die elektrische Feldstärke Formel Einheit Anmerkung Elektrische Feldstärke: Quotient aus der Kraft auf eine elektrische Ladung und dem Betrag der Ladung Die Richtung der elektrischen Feldstärke ist definiert als Richtung der Kraft auf eine positive Ladung

Die Feldstärke ist eine Eigenschaft des Orts, ihre Ursache muss nicht bekannt sein

Beispiel: Ladung q „im elektrischen Feld“ einer mit Q geladenen Platte

Beispiel: Ladung q „im elektrischen Feld“ Die Ladungsverteilung – Ursache für die Feldstärke –kann unbekannt sein

Feldlinien, Feldstärke Feldlinien zeigen die Richtung der Kraft auf eine Ladung q, hohe Dichte der Linien zeigt hohen Betrag der Kraft ( Q Ladung auf der Platte)

Versuch: Feldlinienbilder für Ladungsverteilungen: Zwei gleichgeladene Punktladungen Zwei entgegengesetzt geladene Punktladungen Zwei große Platten: „Plattenkondensator“

Statische elektrische Feldstärke Ursache: Anordnung von Ladungen Durch die Wahl der Ladungsverteilung im dreidimensionalen Raum können unterschiedliche Feldverteilungen realisiert werden Die elektrischen Feldstärken in der Umgebung von Molekülen steuern - auf atomarer Skala - die Anlagerung von weiteren Baugruppen bei Strukturbildung in der organischen und anorganischen Natur Z. B. beim Protein-Aufbau im Ribosom Signalübertragung über Transmitter in den Membranen der Nerven und Muskelfasern, Ladungs-gesteuertes Öffnen und Schließen der Kanäle

Vergleich mit der Feldstärke im Gravitationsfeld Gravitationsfeldstärke: analog zur elektrischen Feldstärke, Quotient Zähler: Gravitations-Kraft F [N] auf einen Probekörper Nenner: Eigenschaft des Probekörpers, an der die Kraft angreift, die Masse [kg] Eg = F/m [N/kg] Der Begriff „Gravitations Feldstärke“ ist im „täglichen Leben“ wenig gebräuchlich, denn Eg = F/m = g [m/s2 ] ist praktisch überall konstant Die Richtung zeigt immer „nach unten“, zur Erdmitte hin Grund: Die riesige Erdmasse dominiert die Schwerkraft, der Einfluss weiterer Massen ist oft vernachlässigbar, aber vorhanden, z. B. die Masse des Mondes verursacht die Gezeiten Die Suche nach den Ursachen für die Variation des Gravitationsfeldes ist ein Forschungsgebiet der Geophysik

Feldlinien, Feldstärken elektrisch und bei Gravitation Betrag und Richtung der Kraft variabel Betrag und Richtung der Kraft überall gleich

Ursachen der Feldstärken Elektrisch: Statische Anordnung von Ladungen Zeitliche Änderung von Magnetfeldern Magnetisch: Bewegte Ladungen Zeitliche Änderung von elektrischen Feldern Thema der Elektrostatik

Ursachen der Feldstärken Elektrisch: Statische Anordnung von Ladungen Zeitliche Änderung von Magnetfeldern Magnetisch: Bewegte Ladungen Zeitliche Änderung von elektrischen Feldern Thema der Elektrodynamik

Zusammenfassung An einem Ort mit elektrischer Feldstärke wirkt auf eine Ladung eine Kraft Die Feldstärke ist ein Quotient Zähler: Coulomb-Kraft F [N] auf einen Probekörper der Ladung q Nenner: Eigenschaft des Probekörpers, an der die Kraft angreift, die Ladung q [C] E = F/q [N/C] Die elektrische Feldstärke ist eine vektorielle Größe mit der Richtung des Kraft-Vektors Ursachen elektrischer Feldstärke: Materiell: Statisch im Raum angeordnete Ladungen Ohne Materie: Sich zeitlich ändernde magnetische Felder

Betrag und Richtung der Kraft variabel finis Betrag und Richtung der Kraft variabel Betrag und Richtung der Kraft überall gleich