Die elektrische Feldstärke

1. Die elektrische Feldstärke

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

3. Die elektrische Feldstärke

4. 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.

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

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

7. 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)

8. Das Elektrometer Ladungen werden durch Kräfte nachgewiesen Bewegliche Folien

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

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

11. 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 ]

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

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

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

15. Zusammenfassung • An einem Ort mit elektrischer Feldstärkewirkt 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

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