Elektromagnetische Felder sind überall um uns herum - von deinem...
Physik185 aufrufe·Aktualisiert 10. Juli 2026·4 SeitenÜbersicht Elektromagnetisches Feld für Abitur Physik
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Isabell Feldmann@isabellfeldmann
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Grundlagen elektrischer Felder
Elektrische Felder entstehen immer dann, wenn sich positive und negative Ladungen im Raum trennen. Stell dir vor, du reibst einen Ballon an deinen Haaren - genau so entstehen getrennte Ladungen.
Das E-Feld zeigt immer von Plus nach Minus, und geladene Teilchen erfahren darin eine elektrische Kraft F = q·E. Bei einem homogenen E-Feld (wie zwischen Kondensatorplatten) ist die Feldstärke überall gleich stark.
Die Spannung im Kondensator berechnest du mit U = E·d, wobei d der Plattenabstand ist. Die Kapazität C = Q/U zeigt dir, wie viel Ladung der Kondensator speichern kann - je größer die Platten und je kleiner der Abstand, desto mehr passt rein.
Merktipp: Die Formel F = q·E funktioniert genauso wie F = m·a - nur dass hier die Ladung q statt der Masse die entscheidende Rolle spielt!
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Teilchenbeschleunigung und Pendelmethode
Wenn du ein geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld beschleunigst, wandelt sich die elektrische Energie in Bewegungsenergie um. Die Geschwindigkeitsformel v = √ zeigt dir: je höher die Spannung, desto schneller wird das Teilchen.
Die Kugel im Plattenkondensator schwingt hin und her, weil sie sich bei jeder Berührung mit den Platten umlädt. Bei höherer Spannung schwingt sie schneller - ein cooles Experiment, das du vielleicht schon mal gesehen hast.
Mit der Pendelmethode kannst du die elektrische Feldstärke messen. Eine geladene Kugel wird vom E-Feld ausgelenkt, bis die elektrische Kraft und die Gewichtskraft im Gleichgewicht sind. Über die Geometrie berechnest du dann: F_el = (h/L) · F_g.
Praxistipp: Die Pendelmethode funktioniert nur bei kleinen Auslenkwinkeln gut - dann ist die Näherung h ≈ l gültig!
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Elektronenkanone und Ablenkröhre
Die Elektronenkanone funktioniert wie ein Teilchenbeschleuniger im Mini-Format. Die Glühkathode wird erhitzt, sodass Elektronen "verdampfen" (glühelektrischer Effekt), der negative Wehnelt-Zylinder bündelt den Strahl, und die Beschleunigungsspannung gibt den Elektronen richtig Tempo.
In der Elektronenablenkröhre passiert dann das Coole: Die Elektronen fliegen mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus (x-Richtung), werden aber durch das Ablenkfeld seitlich beschleunigt (y-Richtung). Das ergibt eine parabelförmige Flugbahn - genau wie beim schiefen Wurf im Sport.
Die Ablenkung berechnest du mit y = (U·q)/ · x². Je höher die Ablenkspannung U, desto stärker die Krümmung. Diese Technik steckt übrigens in alten Röhrenfernsehern!
Interessant: Die Bewegung ist eine Überlagerung aus gleichförmiger Bewegung (x-Richtung) und gleichmäßig beschleunigter Bewegung (y-Richtung) - wie beim Wurf!
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Faradayscher Käfig und Kondensator-Effekte
Der Faradaysche Käfig ist dein bester Freund bei Gewitter! Durch Influenz verschieben sich die Ladungen so, dass sich im Inneren ein Gegenfeld bildet. Die beiden E-Felder heben sich auf - innen ist es feldfrei und sicher.
Beim Auseinanderziehen der Kondensatorplatten passieren verschiedene Dinge, je nachdem ob eine Spannungsquelle angeschlossen ist oder nicht. Mit Spannungsquelle bleibt U konstant, aber Q wird kleiner. Ohne Spannungsquelle bleibt Q konstant, aber U wird größer.
Die Kapazität wird in beiden Fällen kleiner, weil der Plattenabstand zunimmt. Das merkst du auch praktisch: ein Kondensator mit größerem Abstand speichert weniger Ladung bei gleicher Spannung.
Alltagsbezug: Dein Auto ist ein Faradayscher Käfig - bei Blitzschlag fließt der Strom außen um das Auto herum, innen bist du sicher!
Wir dachten schon, du fragst nie...
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Isabell Feldmann@isabellfeldmann
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Elektrische Felder entstehen immer dann, wenn sich positive und negative Ladungen im Raum trennen. Stell dir vor, du reibst einen Ballon an deinen Haaren - genau so entstehen getrennte Ladungen.
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Elektronenkanone und Ablenkröhre
Die Elektronenkanone funktioniert wie ein Teilchenbeschleuniger im Mini-Format. Die Glühkathode wird erhitzt, sodass Elektronen "verdampfen" (glühelektrischer Effekt), der negative Wehnelt-Zylinder bündelt den Strahl, und die Beschleunigungsspannung gibt den Elektronen richtig Tempo.
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Interessant: Die Bewegung ist eine Überlagerung aus gleichförmiger Bewegung (x-Richtung) und gleichmäßig beschleunigter Bewegung (y-Richtung) - wie beim Wurf!
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Faradayscher Käfig und Kondensator-Effekte
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