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 (Probe-) 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 Zum Begriff der Probeladung (Symbol q) : Sie soll so klein sein, dass ihr Einfluss auf Richtung und Betrag des zu messenden Feldes „vernachlässigbar“ klein ist.

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)

Ladungen werden durch Kräfte nachgewiesen Das Elektrometer Bewegliche Folien Ladungen werden durch Kräfte nachgewiesen

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

Ursache der statischen elektrischen Feldstärke Statische Anordnung von Ladungen Durch die Wahl der Ladungsverteilung im dreidimensionalen Raum können unterschiedliche Feldverteilungen realisiert werden

Vergleich mit der Feldstärke im Gravitationsfeld Die Gravitationsfeldstärke ist -analog zur elektrischen Feldstärke- ein 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 ist auf der Erde – außer bei Geowissenschaftlern - wenig gebräuchlich, weil die Feldstärke Eg = F/m = g [m/s2 ] praktisch überall konstant ist und immer „nach unten“, zur Erdmitte hin zeigt. Die Gravitationsfeldstärke wird deshalb als „Fallbeschleunigung“ bezeichnet. Grund: Die riesige Erdmasse dominiert die Schwerkraft, der Einfluss weiterer Massen ist meist vernachlässigbar, aber vorhanden, z. B. führen Gesteine unterschiedlicher Dichten zu lokalen Variationen der „Fallbeschleunigung“ g [m/s2 ]

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