Materialeigenschaften - Startpaket Leiter Nichtleiter

Inhalt Leiter Nichtleiter Polarisation Dieelektrikum Dipolmoment

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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]

finis