Grundlagen der Elektrizität

Elektrische Ladungen sind die Basis von allem - es gibt positive und negative Ladungen, wobei Elektronen negativ geladen sind. Normalerweise ist Materie neutral, weil sie gleich viele positive wie negative Ladungen hat. Durch Reibung kannst du Körper aufladen, indem Elektronen übertragen werden.

Elektrischer Strom entsteht, wenn sich Ladungen in eine bestimmte Richtung bewegen. Die Stromstärke I gibt an, wie viel Ladung pro Zeit transportiert wird: I = ΔQ/Δt. Du misst sie in Ampere (A), während Ladung in Coulomb (C) gemessen wird.

Um geflossene Ladungen zu berechnen, nutzt du die Fläche unter dem I-t-Diagramm. Bei konstantem Strom ist das einfach: ΔQ = I × Δt. Bei veränderlichem Strom brauchst du ein Integral.

Merktipp: 1 Coulomb = 1 Amperesekunde - die Einheiten helfen dir bei der Formelumstellung!

Elektrische Felder und Kräfte

Das Coulombsche Gesetz beschreibt die Kraft zwischen geladenen Körpern: F = $1/4πε₀$ × $Q₁Q₂/r²$. Die Kraft wird größer, wenn die Ladungen größer werden, und kleiner, wenn der Abstand steigt.

Feldlinien zeigen dir, wo und wie stark elektrische Kräfte wirken. In einem homogenen Feld (wie zwischen Kondensatorplatten) sind die Feldlinien parallel und gleichmäßig verteilt. In inhomogenen Feldern ändern sich Stärke und Richtung der Kraft je nach Ort.

Die elektrische Feldstärke E gibt an, welche Kraft auf eine Probeladung wirkt: E = F/q. Du misst sie in N/C oder V/m. Je dichter die Feldlinien, desto größer die Feldstärke.

Bei der Superposition überlagern sich mehrere elektrische Felder. Das siehst du zum Beispiel beim Plattenkondensator, wo sich die Felder zwischen den Platten verstärken.

Praxistipp: Feldlinien zeigen immer die Kraftrichtung auf positive Ladungen - das hilft dir bei der Analyse!