Ladungen sind die Quellen des elektrischen Feldes

Feldstärken aus Ladung und Strom
Mathematik dazu: Maxwellsche Gleichungen
Inhalt
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Definition des Flusses in der
Elektrizitätslehre
Eigenschaften elektrischer und
magnetischer Felder
Konservative Felder und Wirbelfelder
Magnetfeld eines Stroms
Ursachen der Feldstärken
• Elektrisch:
– Statische Anordnung von Ladungen
– Zeitliche Änderung von Magnetfeldern
• Magnetisch:
– Bewegte Ladungen
– Zeitliche Änderung von elektrischen Feldern
Eigenschaften eines statischen elektrischen Felds

E

dA

  Q
 E dA 
Oberfläche
0
Satz von Gauß:
„Ladungen sind die
1 Vm2/C Quellen des
elektrischen Feldes“
Feldlinien eines statischen elektrischen Feldes
Feldfrei im
Innern!

E
Feldlinien eines statischen elektrischen Feldes
beginnen und enden auf Ladungen
Versuch
• Feldlinien am Faradayschen Käfig im
Ölbad
• Faradayscher Käfig
– Verteilung der Ladungen im Innen- und
Außenraum
Eigenschaften eines magnetischen Feldes

B

dA

 
 B dA  0
Oberfläche
1 Tm2=
1 Wb
Es gibt keine
magnetischen EinzelLadungen
Magnetische Feldlinien
N
S
Magnetische Feldlinien sind immer geschlossen
Versuch
• Überprüfung des magnetischen Flusses auf alle Seiten
eines Kastens: Geschlossene Feldlinien, obwohl ein
Magnet darin liegt!
– Was auf der einen Seite hineinfließt, fließt auf der anderen
hinaus
F
N
S
4,5V
Zusammenfassung: Eigenschaften statischer Felder
(Maxwellsche Gleichungen für konstante Felder)
„Ladungen sind die Quellen „Es gibt keine magnetischen
des elektrischen Feldes“
Einzel-Ladungen “
  Q
 E dA 

Oberfläche

E

dA
0
 
 B dA  0

Oberfläche

B

dA
Zusammenfassung
•
Ladungen sind die Quellen des elektrischen Feldes
–
•
Von Ladungen erzeugte elektrische Feldlinien bilden keine
geschlossenen Kurven
Es gibt keine magnetischen Einzel-Ladungen
–
•
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Magnetische Feldlinien bilden immer geschlossene Kurven
Jeder Strom ist von einem Magnetfeld umgeben
Die Maxwellsche Gleichung für das elektrische Feld
dient zur Berechnung der elektrischen Feldstärke aus
der in einem Volumen befindlichen Ladung
–
Allerdings: Ohne Richtung der Feldstärke
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•
Die Richtung muss der Symmetrie der Anordnung der Ladungen
genügen und ist deshalb für die geladene Kugel oder einen langen
geraden Draht bekannt
Die Maxwellsche Gleichung für das magnetische Feld
zeigt, dass es keine magnetischen Einzelladungen
(„Mono-Pole“), sondern nur Dipole gibt
Finis