2) E-Feld

Elektrische Felder und ihre Kraftwirkung auf geladene Probekörper

Ein elektrisches Feld entsteht durch Ladungen im Raum, es verursacht eine Kraftwirkung auf elektrische Ladung.

Die elektrische Feldstärke $\mathbf{E}$ an einem bestimmten Punkt im Raum wird definiert als die Kraft $\mathbf{F}$ pro Einheitsladung $q_0$ an diesem Punkt:

Wobei $\mathbf{E}$ die elektrische Feldstärke, $\mathbf{F}$ die auf die Probekörper wirkende Kraft und $q_0$ die Ladung des Probekörpers ist.

Ein elektrisches Feld entsteht durch geladene Körper und seine Wirkung erstreckt sich durch den Raum um diese geladenen Körper herum. Zum Beispiel erzeugt eine positive Ladung ein elektrisches Feld, das nach außen gerichtet ist, und eine negative Ladung erzeugt ein Feld, das nach innen gerichtet ist.

Wenn ein geladener Probekörper in dieses Feld gebracht wird, erfährt er eine Kraft aufgrund der Wechselwirkung zwischen seiner Ladung und dem elektrischen Feld. Die Richtung und Größe dieser Kraft hängt sowohl von der Stärke des Feldes als auch von der Größe und Art der Ladung des Probekörpers ab.

Zusammenfassung

Ein elektrisches Feld beschreibt die Kraftwirkung, die die elektrischen Ladungen auf Ladungen in ihrer Umgebung ausübt. Die Stärke und Richtung des elektrischen Feldes an einem Punkt können durch die Beobachtung der Kraft bestimmt werden, die auf einen geladenen Probekörper an diesem Punkt wirkt.

Einheit der elektrischen Ladung

Die elektrische Ladung ist eine fundamentale physikalische Größe, die beschreibt, wie ein Objekt elektrische Kräfte erfahren oder ausüben kann. Die Einheit der elektrischen Ladung ist das Coulomb, abgekürzt als $C$.

Ein Coulomb ist definiert als die Menge an elektrischer Ladung, die durch einen Leiter fließt, wenn ein konstanter Strom von einem Ampere für die Dauer von einer Sekunde fließt. Formell:

Zusammenhang zwischen Ladung und elektrischer Stromstärke

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung pro Zeiteinheit durch einen Querschnitt eines Leiters fließt. Sie wird oft mit dem Symbol $I$ dargestellt.

Mathematisch wird die Stromstärke $I$ definiert durch das Verhältnis von Ladung $\Delta Q$ zur Zeit $\Delta t$, in der diese Ladung durch den Querschnitt fließt:

Die Einheit der Stromstärke im Internationalen Einheitensystem (SI) ist das Ampere, abgekürzt als $A$. Ein Ampere entspricht dem Fluss von einer Coulomb Ladung pro Sekunde.

Definition der Spannung

Die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld gibt die pro Ladungseinheit übertragene Energie an, wenn sich eine positive Testladung von dem einen zum anderen Punkt bewegt. Sie wird oft mit dem Symbol $U$ dargestellt.

Formell wird die Spannung $U$ zwischen zwei Punkten A und B in einem elektrischen Feld definiert durch das Verhältnis der Energie $E$ zur Ladung $Q$, die zwischen diesen beiden Punkten übertragen wird:

Die Einheit der elektrischen Spannung im SI-System ist das Volt, abgekürzt als $V$. Ein Volt entspricht einer übertragenen Energie von einem Joule pro Coulomb Ladung.

Zusammenfassung

Die elektrische Stromstärke beschreibt, wie viel Ladung pro Zeiteinheit durch einen Leiter fließt und hat die Einheit Ampere ($A$). Die elektrische Spannung gibt die pro Ladung übertragene Energie zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld an und hat die Einheit Volt ($V$).