Energie des elektrischen Feldes

Mark Kremer
29.10.09
Zusammenfassung Physik
Energie des elektrischen Feldes
Kondensator: W=U*q
W
Potential:  
q
W
W
Spannung: U 12  12 Potentialdifferenz zwischen den Platten: U 
q
q
Zwischen zwei neutralen Platten wandern nach und nach die
Ladungen verschoben, bis eine gewisse Trennung von Ladungen
vorgenommen ist.
Man kann das Produkt von U i und  q als Fläche unter dem
Graphen auffassen. (Graph mit X Achse als q und Y Achse als U)
W  U i  q
Fel  Fa
Durch integrieren und Umformungen ergibt sich, dass
1
Wges  U  Q
2
Die Braunsche Röhre ist auf einem extra Zettel zu finden, allerdings ist es dort wiederum
der Einfluss der Lorentzkraft sowie eine Beschleunigung die wichtig ist.
Der Glühelektrischer Effekt
Damit Elektronen aus einer Oberfläche herausgelöst werden können muss Energie
zugeführt werden, entweder durch thermische oder elektrische Wege.
Die Bewegung einer Ladung im Feld:
Wel  Q  U
Um die eines Elektrons gegen die Spannung 1 V zu bewegen:
Wel  e  1V  1,602  10 19 J
Die Energie bezeichnet man als 1eV (Elektrovolt)
Magnetfeld der elektrischen Spule
Jede Bewegung einer elektrischen Ladung erzeugt ein Magnetfeld.
Das Magnetfeld wird mit einer Hallsonde gemessen.
Magnetische  FeldstaerkeH  
Stromstaerke( I )  Windungen ( N )
mittlereFeldlinienla enge(l )
Mark Kremer
29.10.09
Die mittlere Feldlinienlänge wird berechnet indem:
  (d a  d i )
lm 
2
Lorentzkraft im magnetischen Feld
Durch diverse Messreihen stellt man fest, dass
F~l (I konstant) und F~I (l konstant)
Die magnetische Durflutung ist somit durch B 
F
I l
B 
N
Am
Es gilt somit:

 
F lI B
Das Kreuzprodukt sorgt für eine Anordnung von einer Aufgespannten Fläche und einer
Kraft im 90 Winkel dazu.
F lI B
l

 ze  B
t
 v  ze  B
Fadenstrahlrohr
Das Fadenstrahlrohr beschäftigt sich mit Elektronen die sich auf einer Kreisbahn
bewegen.
Es wirken somit zum einen die Zentripetalkräfte sowie die Lorenzkraft.
m  v2
Fz  Fg  tan  
r
Fl  q  v  B
Das heißt:
m  v2
ev B 
r
durch Umformungen:
mv
r
eB
Man kann zudem auch v von der Spannung und Masse abhängig machen:
e
v  2 Ua
m
Nun ergibt sich:
2U
e
 2 a2
m B r
Mark Kremer
29.10.09
Der Hall Effekt
Der Hall Effekt bezeichnet die
Entdeckung der sog.
Hallspannung. Eine Folie (hier
eher ein Block => Ursprung
das Tafelbild von Herrn
Ibbeken) wird angelegt. Wenn
nun der Strom durchfließt
werden die bewegten
Elektronen abgelenkt, d.h. es
wirkt eine Kraft.
Die Lorentzkraft wirkt. Die
Elektronen werden an eine
Seite gedrückt, deshalb kann
man aufgrund des entstandenen
elektrischen Feldes sagen, dass
U
Fel  q  E  e  H  FL  e  v  B
b
 U H  b  v  B
Folglich ist U proportional zu B. Da die Geschwindigkeit nicht messbar ist, betrachtet
s
Q
man zum einen v  und I 
kombiniert man beide und eliminiert t. Nun stellt man
t
t
beide um und setzt v ein.
1
UH 
 I b B  s
N e
Man führt nun eine neue Größe ein, die Ladungsdichte: cH  oder  RH es beschreibt die
Anzahl der freien Elektronen pro Volumeneinheit, die magn. durchflutet wird.
N
cH 
 N  b  d  s  c H
bd s
einsetzen
1
B
UH 
I 
cH  e
d
Folglich muss das Material sehr dünn sein und es sollte möglichst wenig freie
Ladungsträger geben. Wenn dies gegeben ist muss der Strom nicht sehr hoch sein.