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Physik

Elektrische und magnetische felder

Ladungsträger in magnetfeldern

Lorentzkraft

Zusammenfassung: Elektrische und Magnetische Felder - Physik für dich

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Zusammenfassung: Elektrische und Magnetische Felder - Physik für dich

Jannik

@jnk2802

7 Follower

Elektrische und magnetische Felder Zusammenfassung: Dieses Dokument bietet einen umfassenden Überblick über elektrische und magnetische Felder in der Physik.

Es erklärt die Eigenschaften von elektrischen Feldlinien und elektrischer Feldstärke
Behandelt elektrisches Potential, Spannung und die Überlagerung von elektrischen Feldern
Erläutert Konzepte wie Influenz, Polarisation und Plattenkondensatoren
Beschreibt das Auf- und Entladen von Kondensatoren sowie das Coulombsche Gesetz
Diskutiert die Ablenkung von Elektronenstrahlen in elektrischen Feldern

26.4.2023

1851

Elektrisches Feld
Eigenschaften Feldlinien:
●
●
Feldlinien laufen von + nach- und haben einen Anfang
und ein Ende
Feldlinien kreuzen und ber

Elektrisches Potential und Spannung

Dieses Kapitel erläutert die Konzepte des elektrischen Potentials und der elektrischen Spannung, die fundamental für das Verständnis von elektrischen und magnetischen Feldern sind.

Das elektrische Potential gibt an, wie viel Arbeit benötigt wird, um eine Probeladung von einem Bezugspunkt zu einem beliebigen anderen Punkt zu transportieren. Es wird in Joule pro Coulomb (J/C) oder Volt (V) gemessen.

Definition: Die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten wird als elektrische Spannung bezeichnet.

Das Potential kann durch Äquipotentiallinien visualisiert werden, die folgende Eigenschaften aufweisen:

Sie sind geschlossene Linien
Sie schneiden oder berühren sich nicht
Sie schneiden Feldlinien immer senkrecht
Eine hohe Dichte der Linien zeigt ein starkes Feld an
Leiteroberflächen sind Äquipotentialflächen

Das Kapitel behandelt auch die Überlagerung von elektrischen Feldern:

Feldstärken addieren sich vektoriell
Potentiale addieren sich skalar

Highlight: Die Überlagerung von elektrischen Feldern ist ein wichtiges Konzept, das hilft, komplexe Feldkonfigurationen zu verstehen.

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Auf- und Entladen von Kondensatoren

Dieses Kapitel behandelt die Prozesse des Auf- und Entladens von Kondensatoren, die eine wichtige Rolle in elektrischen Schaltkreisen spielen. Kondensator entladen Formel und Kondensator entladen Formel Zeit sind zentrale Konzepte in diesem Abschnitt.

Der Aufladevorgang eines Kondensators beginnt, wenn der Schalter in die Ladeposition gebracht wird. Dabei setzt ein Aufladestrom ein, und die Kondensatorladung Q sowie die Spannung Uc nehmen zu. Die Stromstärke nimmt im Laufe des Ladevorgangs ab, da sie proportional zur Differenz zwischen der Quellenspannung und der Kondensatorspannung ist.

Example: Ein Beispiel für eine Kondensator entladen Schaltung wäre ein Kondensator, der über einen Widerstand entladen wird.

Beim Entladevorgang wird der Kondensator über einen Widerstand R entladen. Die Spannung U sinkt, da die Ladung Q abnimmt. Die Stromstärke I sinkt zeitgleich mit der Spannung U.

Highlight: Die Entladekurve Kondensator zeigt einen exponentiellen Abfall der Spannung und des Stroms über die Zeit.

Das Kapitel präsentiert auch die mathematischen Formeln für den Lade- und Entladevorgang, einschließlich der Differentialgleichungen und ihrer Lösungen. Diese Formeln sind entscheidend für die Berechnung des Entladestroms Kondensator.

Definition: Das Produkt RC wird als Zeitkonstante τ (Tau) bezeichnet. Je größer τ, desto länger dauert der Auf- bzw. Entladevorgang.

Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis der Dynamik von Kondensatoren in elektrischen Schaltkreisen und finden Anwendung in vielen elektronischen Geräten.

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Influenz und Polarisation

Dieses Kapitel befasst sich mit zwei wichtigen Phänomenen in elektrischen und magnetischen Feldern: Influenz und Polarisation.

Influenz ist ein Prozess, bei dem ein geladener Körper die Ladungsverteilung in einem Leiter beeinflusst, ohne ihn zu berühren. Dabei werden innerhalb des Leiters Elektronen gegenüber den Gitterionen verschoben, was zu Zonen mit entgegengesetzter Aufladung führt.

Definition: Influenz ist die Ladungsverschiebung in einem Leiter unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes, ohne dass ein direkter Kontakt besteht.

Polarisation tritt in Isolatoren auf, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt sind. Dabei können sich innerhalb der Atome und Moleküle des Isolators elektrische Dipole bilden. Bereits vorhandene Dipolmoleküle richten sich einheitlich aus.

Example: Ein Beispiel für Polarisation ist die Ausrichtung von Wassermolekülen in einem elektrischen Feld, da Wasser ein polares Molekül ist.

Diese Phänomene sind wichtig für das Verständnis der Wechselwirkung zwischen elektrischen Feldern und Materie und spielen eine bedeutende Rolle in vielen technischen Anwendungen.

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Ablenkung von Elektronenstrahlen im elektrischen Feld

Dieses Kapitel befasst sich mit der Ablenkung von Elektronenstrahlen in elektrischen Feldern, ein wichtiges Phänomen in der Physik der elektrischen und magnetischen Felder.

Die Bewegung eines Elektronenstrahls in einem elektrischen Feld kann in zwei Komponenten zerlegt werden:

Eine gleichförmige Bewegung in x-Richtung: x = v₀x · t
Eine beschleunigte Bewegung in Richtung des elektrischen Feldes: y = 1/2 · ay · t²

Example: Ein praktisches Beispiel für dieses Phänomen ist die Funktionsweise einer Kathodenstrahlröhre in alten Fernsehgeräten.

Nach Verlassen des elektrischen Feldes setzt sich die Bewegung in y-Richtung gleichförmig fort.

Highlight: Die Erdanziehungskraft kann bei diesen Betrachtungen vernachlässigt werden, da sie im Vergleich zur elektrischen Kraft sehr klein ist.

Das Verständnis dieser Ablenkung ist grundlegend für viele technische Anwendungen, wie z.B. in Oszilloskopen oder Elektronenmikroskopen.

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Coulombsches Gesetz und Dielektrikum

Dieses Kapitel behandelt das Coulombsche Gesetz und das Konzept des Dielektrikums, die beide fundamental für das Verständnis von elektrischen und magnetischen Feldern sind.

Das Coulombsche Gesetz beschreibt die Kraft zwischen zwei Punktladungen q und Q im Abstand r:

F = (1 / (4πε₀)) · (q · Q / r²)

Definition: Die Coulombkraft ist die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen.

Das Kapitel führt auch die Begriffe Coulombfeldstärke und Coulombpotential ein, die wichtige Charakteristiken des elektrischen Feldes einer Punktladung beschreiben.

Ein Dielektrikum ist ein Material, das die Kapazität eines Kondensators vergrößert. Die relative Dielektrizitätszahl εr ist eine Materialkonstante, die das Verhältnis der Kapazität mit Dielektrikum zur Kapazität ohne Dielektrikum angibt.

Highlight: Die Kapazität eines Kondensators mit Dielektrikum beträgt C = ε₀ · εr · A/d.

Diese Konzepte sind wichtig für die Entwicklung und Optimierung von Kondensatoren und anderen elektrischen Bauteilen.

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Elektrische Feldlinien und Feldstärke

Dieses Kapitel befasst sich mit den grundlegenden Eigenschaften von elektrischen Feldern und deren Darstellung durch Feldlinien. Elektrische und magnetische Felder Physik sind zentrale Konzepte in der Elektrizitätslehre.

Die Feldlinien elektrisches Feld haben spezifische Eigenschaften:

Sie verlaufen von positiven zu negativen Ladungen
Sie kreuzen oder berühren sich nicht
Sie treffen leitende Oberflächen senkrecht
Eine hohe Feldliniendichte zeigt ein starkes Feld an
Punktförmige Ladungen erzeugen ein radialsymmetrisches Feld
In einem homogenen Feld verlaufen die Feldlinien parallel

Definition: Die elektrische Feldstärke in einem Punkt P wird durch einen Vektor dargestellt, der Betrag und Richtung der elektrischen Kraft auf eine positive Probeladung angibt.

Die Formel für die elektrische Feldstärke lautet: E = F / q

Vocabulary: Die Einheit der elektrischen Feldstärke ist Newton pro Coulomb (N/C) oder Volt pro Meter (V/m).

Das Kapitel zeigt auch verschiedene Feldkonfigurationen, wie das Feld zwischen ungleichnamigen und gleichnamigen Ladungen sowie das Feld einer Punktladung im Zentrum einer entgegengesetzt geladenen Hohlkugel.

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Plattenkondensator und Kapazität

In diesem Kapitel wird das Konzept des Plattenkondensators und der Kapazität erläutert, welche zentrale Elemente in der Theorie der elektrischen und magnetischen Felder sind.

Ein Plattenkondensator erzeugt ein homogenes elektrisches Feld, in dem die elektrische Feldstärke in allen Punkten die gleiche Richtung und den gleichen Betrag hat. Die Feld- und Äquipotentiallinien verlaufen parallel.

Definition: Die Kapazität ist die Proportionalitätskonstante zwischen der gespeicherten Ladung und der angelegten Spannung eines Kondensators.

Die Kapazität wird in Farad (F) gemessen und ist durch die Formel C = Q/U gegeben. Für einen Plattenkondensator gilt die spezielle Formel C = ε₀ · A/d, wobei A die Fläche der Platten und d ihr Abstand ist.

Das Kapitel führt auch die U-E-d-Regel ein: U = E · d, die den Zusammenhang zwischen Spannung, elektrischer Feldstärke und Plattenabstand beschreibt.

Highlight: Die im Kondensator gespeicherte Energie ist gegeben durch W = 1/2 · Q · U oder W = 1/2 · C · U².

Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis der Funktionsweise von Kondensatoren und ihrer Anwendungen in elektrischen Schaltkreisen.

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Elektrisches Potential und Spannung

Dieses Kapitel erläutert die Konzepte des elektrischen Potentials und der elektrischen Spannung, die fundamental für das Verständnis von elektrischen und magnetischen Feldern sind.

Definition: Die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten wird als elektrische Spannung bezeichnet.

Das Potential kann durch Äquipotentiallinien visualisiert werden, die folgende Eigenschaften aufweisen:

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Auf- und Entladen von Kondensatoren

Example: Ein Beispiel für eine Kondensator entladen Schaltung wäre ein Kondensator, der über einen Widerstand entladen wird.

Beim Entladevorgang wird der Kondensator über einen Widerstand R entladen. Die Spannung U sinkt, da die Ladung Q abnimmt. Die Stromstärke I sinkt zeitgleich mit der Spannung U.

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Influenz und Polarisation

Dieses Kapitel befasst sich mit zwei wichtigen Phänomenen in elektrischen und magnetischen Feldern: Influenz und Polarisation.

Definition: Influenz ist die Ladungsverschiebung in einem Leiter unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes, ohne dass ein direkter Kontakt besteht.

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Ablenkung von Elektronenstrahlen im elektrischen Feld

Dieses Kapitel befasst sich mit der Ablenkung von Elektronenstrahlen in elektrischen Feldern, ein wichtiges Phänomen in der Physik der elektrischen und magnetischen Felder.

Die Bewegung eines Elektronenstrahls in einem elektrischen Feld kann in zwei Komponenten zerlegt werden:

Eine gleichförmige Bewegung in x-Richtung: x = v₀x · t
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Coulombsches Gesetz und Dielektrikum

Dieses Kapitel behandelt das Coulombsche Gesetz und das Konzept des Dielektrikums, die beide fundamental für das Verständnis von elektrischen und magnetischen Feldern sind.

Das Coulombsche Gesetz beschreibt die Kraft zwischen zwei Punktladungen q und Q im Abstand r:

F = (1 / (4πε₀)) · (q · Q / r²)

Definition: Die Coulombkraft ist die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen.

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Elektrische Feldlinien und Feldstärke

Die Feldlinien elektrisches Feld haben spezifische Eigenschaften:

Sie verlaufen von positiven zu negativen Ladungen
Sie kreuzen oder berühren sich nicht
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Punktförmige Ladungen erzeugen ein radialsymmetrisches Feld
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Definition: Die elektrische Feldstärke in einem Punkt P wird durch einen Vektor dargestellt, der Betrag und Richtung der elektrischen Kraft auf eine positive Probeladung angibt.

Die Formel für die elektrische Feldstärke lautet: E = F / q

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Plattenkondensator und Kapazität

In diesem Kapitel wird das Konzept des Plattenkondensators und der Kapazität erläutert, welche zentrale Elemente in der Theorie der elektrischen und magnetischen Felder sind.

Definition: Die Kapazität ist die Proportionalitätskonstante zwischen der gespeicherten Ladung und der angelegten Spannung eines Kondensators.

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Highlight: Die im Kondensator gespeicherte Energie ist gegeben durch W = 1/2 · Q · U oder W = 1/2 · C · U².

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