Wiederholung E-Feld

Adrian Czaplinsky
19.03.2014
Wiederholung E-Feld
Elektrisches Feld; Grundbegriffe:
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Der Raumbereich, in dem auf eine elektrische Ladung eine Kraft ausgeübt wird, heißt nach
Faraday elektrisches Feld.
Körper, auf denen elektrische Ladungen frei beweglich sind, heißen elektrische Leiter.
Als elektrische Influenz wird die räumliche Ladungstrennung in einem leitenden Körper unter
dem Einfluss der von einem elektrischen Feld auf die frei beweglichen Ladungen ausgeübten
Kräfte bezeichnet.
Bewegte Ladungen stellen einen elektrischen Strom dar.
In Isolatoren sind Ladungen nicht frei verschiebbar, daher richten sich die Ladungen unter
Influenz lediglich aus. Es entstehen elektrische Dipole, die an den Außenflächen des Körpers
Ladungen an der Oberfläche hervorrufen. Dies nennt man elektrische Polarisation.
Elektrische Felder lassen sich abschirmen.
Elektrische Feldstärke:
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Die elektrische Feldstärke wird mit einem Torsionskraftmesser untersucht. Dieser trägt eine
Probeladung, die in das zu untersuchende Feld der Ladung Q eingebracht wird.
o Eine Probeladung q ist eine so kleine Ladung, dass sie die felderzeugende Ladung
nicht durch Influenz verändert.
Der Versuch wird mehrfach mit verschieden Probeladungen q bei gleicher felderzeugender
Ladung Q/gleichem Abstand wiederholt.
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Es zeigt sich, dass F~q, daraus folgt: E= , bzw. F=qE.
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Die elektrische Feldstärke E ist der Quotient aus der elektrostatischen Kraft F, die eine
positive oder negative Probeladung q im betrachteten Punk erfährt und der Ladung q.
Die elektrische Feldstärke E ist eine vektorielle Größe, deren Richtung mit der der Kraft F auf
eine positive Ladung übereinstimmt. Für negative Ladungen sind E und F entgegengerichtet.
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Die elektrische Feldkonstante ε0:
Wenn das kugelsymmetrische Feld einer elektrisch geladenen Kugel mit Hilfe eines
Torsionskraftmessers ausgemessen wird, erhält man den Zusammenhang F~qQ. Damit ist die Kraft F,
die das Feld einer geladenen Kugel mit der Ladung Q auf eine Probeladung mit der Ladung Q ausübt,
deren Mittelpunkt sich im Abstand r vom Mittelpunkt der Kugel befindet, durch F=
Mit E=
gilt, E=
gegeben.
. Da eine als Punktladung vorliegende, felderzeugende Ladung ein idealisiertes
Bild ist, muss eine neue Größe definiert werden. Die sogenannte Flächenladungsdichte σ mit dem
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Wert σ=
19.03.2014
. Sie wird durch die Feldstärke E=
im Abstand r von der felderzeugenden
Punktladung Q hervorgerufen. Da Q identisch mit der Ladung auf der Oberfläche ist, folgt aus den
Gleichungen für σ und E: σ=
=
=
. E und σ sind folglich proportional
zueinander. Der Proportionalitätsfaktor heißt elektrische Feldkonstante ε0.
Aus ε0=
folgt k=
und mit E=
ergibt sich für die Feldstärke eines radialsymmetrischen
Feldes der punktförmigen Ladung Q im Abstand r von der Ladung: E=
.
Die elektrische Feldkonstante lässt sich mit genauen Messungen auf 8,8542*10-12
.