Zusammenfassung zu E-Feldern

Zusammenfassung elektrische Felder
Zwischen elektrischen Ladungen besteht ein elektrisches
Feld.
Man definiert die elektrische Feldstärke E als Kraft pro
(Probe-)ladung:
E=
F
q
Man misst, dass die Flächenladungsdichte proportional
zur Feldstärke ist:
(1)
E=
1 q
−12
mit ε 0 = 8,85 ⋅ 10
ε0 A
C2
Nm 2
(elektrische Feldkonstante)
Um eine Ladung q im elektrischen Feld eine Strecke s zu bewegen,
braucht man natürlich Energie:
W = F ⋅s = q⋅E⋅s
Die Energie pro Ladung, um sie von A nach B zu bewegen, nennt man
elektrische Spannung (oder elektrisches Potenzial):
W AB
= U AB
q
Im elektrischen Feld eines Plattenkondensators ist E überall gleich groß!
Um eine Ladung q von einer auf die andere Platte zu schaffen (Abstand
d) braucht man also die Energie:
W AB = E ⋅ d ⋅ q
W AB
U
= U AB = E ⋅ d ⇒ E =
q
d
(2)
Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt:
A
⋅ U . Ladung und Spannung sind also proportional. Man definiert
d
Q
(ganz allgemein) C = als Kapazität (Einheit: Farad) eines
U
A
Kondensators. Speziell beim Plattenkondensator gilt also C = ε 0 ⋅ .
d
Q = ε0 ⋅
Bringt man zusätzlich ein Medium zwischen die Platten ein (mit
A
d
Dielektrizitätskonstante ε r ), so gilt C = ε 0 ε r ⋅ .
Die Energie, die in einem Kondensator gespeichert ist, berechnet man
als:
E elek . =
1
CU 2
2