Elektrizitätslehre / Elketrische Felder

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elektr. Spannung erforderlich ist, um eine bestimmte elekt. Stromstärke durch einen Leiter fließen zu lassen. Größe des Widerstands hängt vom Material, dem Aufbau & der Temperaturab. Widerstand → RC2) = () (V) I (A) Feldliniengehen immer von + → - and verlassen und betteten Objekte immer senkrecht zur Oberfläche Probeladungen erfahren Kräfte tangential zu den Feldlinien UE・d < Abstand F(n) < elektrische Kraft Probeladung (Einzelladung) १(c) < Masse Beschu ✓ ✓ F=m.a F =q. E 1 1 Ladung Feldstärke Flächenladungsdichte Die Flächenladungsdichte beschreibt, wie viele Ladungen sich auf einer bestimmten Fläche befinden. Umso mehr Ladungen hinzugefügt werden, desto => Daraus ergibt sich die Proportionalität: Q~E Stärker ist auch das E-Feld Ladung (Q)~ E-Feld ~E-Feld Umso großer die Fläche, desto kleiner ist die Stärke des E-Feldes (mehr Platz zum ausbreiten) A~ Dichte (A-Fläche) antiproportional Dielektrizitätskonstante Cim Plattenkondensator) aufgrund der abstoßenden Kräfte Ⓒ Kondensatorplatte am meisten ladungen (Starkeres Feld) o (klein mama)) Flächenladungs- diante (wie viel Ladungen auf einer bestimmten Fläche sind) Da En ist, gibt es eine Proportionalitätskonstante Diese konstante ist eine der wichtigsten Naturkonstanten 0 = EE E € 8,854.15 12 As Vm Dielektrikum Das Dielektrikum beschreibt eine schwache- oder nichtleitende Substanz. Dies kann Gas, Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. E E₁= € Für die Luft gilt bei dem Dielektrikum der Näherungswent Er=1 Durch den Isolator zwischen den Platten wird das Feld geschwächt, denn durch die dielektr. Polarisation (wie im Faradayschen Käfig ungeladen wird plötzlich geladen) im Nichtleiter entsteht ein entgegengesetztes elektrisches Feld. Wenn man den Raum zwischen den kondensatorplatten mit einem Isolator füllt, steigt die Kapazität des Kondensators um einen Faktor Er Coulombsches Gesetz Die Stärke im radialen Feld nimmt mit der Entfernung ab ▷ Umso weiter man von der Ladung entfernt ist, desto geringer ist die elektrische Wirkung -Cr². Co Feldstärke im radialsymmetrischen Feld → E= Famel der Kraft für eine Punktladung F = |d= goum m Q 4r2. Co 9 4tr².60 WEL PE=Energiedichte vom Kondensator PE = A·d Volumen Eine Bewegungsgleichung erstellen Bsp.: (S. 199 Nr. 4) s(t) = 1/2·a·t² + Vot + So Millikan Versuch Hochspannungsmessgerät m = 4.10° ³kg Kugel hebt sich. 19=-5-10²°C weil FE größer als Fg ist." U=2000V Lampe Kapazität eines Platten-Kondensator Sie gilor an wie gut ein kondensator Ladungen speichern" kann. (Material, Abstanad, Fläche) Kapazität → C = Ladung Die Kapazität hat das tormelzeichen C und die Einheit F (Farrad) [F]-Farrad Spannung ▷ Kapazität = wie viele ladungen bei einer angelegten Spannung auf den Platten sind Formel für Kondensator nur in Abhängigkeit von Fläche und Abstand der Platten 1 → C = EE A Hochspannungsquelle Oltröpfchen- 0 zerstäuber ++++++ ++++++ 10 O €₁.E= 6 6. E= s(t) = Fres= FELeKH. - Fgrav. m⋅a = E₁9-m∙g a = E-9 Fg = E €4². C. 0 S = g a.t² mikroskop Plattenabst and -Beim Millikan-Versuch werden Öltröpfchen mit einem zerstäuber zwischen zwei kondensatorplatten gebräucht ↳Durch das zerstäuben werden diese negativ aufgeladen = 1 (E-g). (² 16= E= 1:60 - Ist die elektrische kraft genauso groß wied die Gewichtskraft beginnt das Teilchen zu schweben (Schwebemethode) → F= - Millikan hat verschiedene Spannungen eingestellt und fest - gestellt, dass Ladung gequantelt ist und nicht jeden beliebigen Wert annehmen kann (Vielfaches von 1,602x1018) Q.q ч.-пр.Е. (zur Berechnung der Dichte rechnet man immer (Energie pro volumen 1:m Teinsetzen 2. S t=√√ E-9-9 Ex = ta 0,039s 2.0,04m t=1/50 000 ·5·10 ¹2 C 4.16⁹ kg C mit Dielektrikum ohne Dielektrikum |m=v.p Herleitung: 0= = 6₁ E ० =६.E==६६वॅ E=U 8=E. A 18=CC=EA immer) Bei ausgeschalteter Spannung wirkt nur die Reibungskraft der Luft gegen Fg Herleitung der Formel für Berrechnung der Ladung: FEL = Fg m=v.pe Dichte E₁q = mg 1E= a = m.g.d Q=4πr³pg d 3 U -9,81m2 Volumen Vkugel Berechnung des Radius des Tröpfchens: FR= 6·TT.nr. Vsink F₁ = Fg viskosität 917 vsink 2pg =/r³ 6 TT nr Vsink = mg 6 1721 Vsink= 4/r³.p.g 9 hr Usink =p³ 2.p.g = k lir 1√ Potentielle Energie + ++++++ E-Fed (kondensator) d₂ de di-dz Das Potential / Potentialdifferenz Potential = 6 E.d Das Potential ist die Energie, die ich pro ladung aufbringen muss, um die Probladung zu bewegen. Mit dem Abstand entsteht eine Spannung. <d= Abstand = Potentielle Energie im Radialfeld Im Radialfeld wird die pot. Potential Energie mit dem Abstand immer größer und das potential immer kleiner. ENERGIE IM ELEKTRISCHEN FELD Braunsche Röhre Heizspannung: Stromquelle von da kommen die Elektronen Ionenquelle 2 Wehneltzylinder: (negativ geladen) - Darin ist ein gewickelter Draht, der Cim homogenen Feld) Pot Energie im elektrischen Feld an die Stromquelle angeschlossen ist - Elektr. stauen sich darin-Draht glünt - 1st außen negativ geladen und bündelt die Elektronen so in der Mitte Driftröhren Aquipotentiallinien: pot. Energie sind immer orthogonal zu den elektr. Feldlinien. Wehnelt Zylinder O O O O O Die Ladung eines Elektrons ist überall im Feld gleich, da die Anzienungskraft immer geringer wird. (BSP.: 0,09 ~ 10 ~+w=9,999.. 1 Heiz-200 spannung -00 7+ 3 ANWENDUNGSBEREICHE VON ELEKTRISCHEN FELDERN Anode vertikale /Ablenkplatte Schirm D! Strahl Wpot = E.q.d =J · 6= Woot 6 = E.9・d ↳ U = Q₁-0₂ (= E.d U=A6 Der Strom fließt immer vom höheren zum niedrigeren Potential 4 Das Potential (V) V= m (As=C) Pot. Energie im Radialfeld → 5 Herleitung: W=FS (Arbeit) W=F.S |F=E.q Epot=m.g.h Wpot=E.q.d → Horizontale Ablenkplatte - Wpot = 1 170² €0 9. Q (1/12 - 1) < Abstand (m) Potential differenz (v) Beschleunigungs- spannung 3 Anode (positiv geladen) Beschleunigt die Elektronen, da sie sie anzieht 4 Vertikaler Kondensator: Je nachdem wie der kondensator gepolt ist, lenkt er den Strahl nach oben/unten ab. s Horizontaler Kondensator lenkt die Elektr. nach rechts/links ab 6 Schirm: macht Elektronen sichtbar Linearbeschleuniger Um Werte in den Kondensatoren, wie Ablenkung etc. zu berrechnen, muss man Geschw. in x-y-Richtung beachten. Chorizontaler kondensator) 9- Vy=Beschl. Vx=konst. Beschleunigung nur bis zur Anode →X Um die wechselspannung auszurechnen braucht man: -länge der Röhre -Geschw. des Teilchens t= $ = 03/₁6 = 1,91×10³s f= 157x10 (zeit in der Röhre) 1 Periode 1 f = 1 = (1,91×109.2) ← Beschl. ← In einer Röhle HF-Sender In einem Teilchenbeschleuniger werden Elementarteilchen bis zu etwa 5% der Lichtgeschwindigkeit (C) beschleunigt. Die Driftröhren sind immer abwechselnd geladen → Beschleunigen so das Teilchen (durch abstoßen und anziehen). Sobald das Teilchen durch eine Röhle ist, wird alles umgepolt (Wechselspannung) → sodass die Elektronen immer angezogen werden. Die Röhren sind feldfrei, da die Ladungen sonst abgelenkt wurden. Die Driftröhen werden länger, aufgrund der Beschl. der Teilchen