Elektrisches Feld
Coulombkraft zwischen zwei Ladungen:
Feldladung:
Q ist die sogenannte Feldladung, d.h. sie verändert den ganzen Raum in ihrer Umgebung derart, dass sie von einem elektrischen Feld umgeben ist.
elektrische Feldstärke:
elektrisches Feld (für Probeladung)
Dipol: ein Dipol entsteht bei einer Kombination einer positiven und negativen Ladungen. Bei Testladungen hat dies zur Folge, dass sie sich am elektrischen Feld ausrichten. Bei Feldladungen wird dadurch das elektrische Feld und damit die Feldlinien beeinflusst.
Wichtig: in der Chemie zeigen Dipolmomente von der positiven zur negativen Ladung.
Plattenkondensator
homogenes elektrisches Feld:
Dieser Plattenkondensator mit einer positiven Testladung entspricht den gleichen Gesetzen der Schwerkraft. Um eine positive Ladung nach oben zu bewegen muss die gegensätzliche Kraft aufgewendet werden. Die Ladung besitzt ebenfalls eine potentielle Energie. Die Arbeit wird pro Ladung also in Volt gemessen.
Spannung
Arbeit zwischen zwei Potentialen
Elektrisches Potential (unabhängig von q)
van De Graff Generator. Mittels Reibungselektrizität werden Teilladungen nach oben befördert.
Die elektrische Spannung wird als Potentialdifferenz definiert. (Wie bei Hydrodynamik Druck oder Erdanziehungskraft oder Stromfluss)
Kelvin Generator: Die Wasserstrahlen fliessen nach unten und sind leicht geladen. Dies führt dazu, dass z.B. auf der rechten Seite nur die positiven Ladungen über den Metallleiter transportiert werden umgekehrt. Dadurch entsteht eine Spannung zwischen den Gefässen.
Arbeit um von Platte 1 zu 2
Spannung zwischen Platte 1 und 2
Kapazität des Kondensators (proportional zur Ladung).
Q = Ladung, C = Kapazität, U = Spannung
Man kann sich das ganze wie eine 3D Landschaft vorstellen, wobei die Aequipotentialflächen die Höhenlinien darstellen.
In einer Röntgenröhre geschieht etwas ähnliches wie bei einem Kondensator. Durch die Erhitzung eines Metalls werden Elektronen freigesetzt welche zur Anode durch ein Vakuum angezogen werden. Dies beschreibt auch ein Potential zwischen zwei Ladungen.
potentielle Energie wird zu kinetischer Energie
kinetische Energie beim Aufprall auf Anode
Ladungen befinden sich bei Metallen nur auf der Oberfläche, da sich diese im Innern ausgleichen und bei übermässigen Elektronen abstossen. Deshalb sind Blitzableiter auch spitz, da sich dort pro Fläche sehr viel Ladung befindet und somit eine grosse Feldstärke erzeugt.
Plattenkondensator als Dielektrikum
Kapazität mit Dielektrikum C‘ > C