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Leistung bei der Parallelschaltung von Schaltern und Lampen
Ein Stromkreis enthält eine elektrische Quelle mit \(\left| {{U_0}} \right| = 6{,}0\,{\rm{V}}\) und drei gleichartige Glühlampen mit der Aufschrift…
Zur AufgabeEin Stromkreis enthält eine elektrische Quelle mit \(\left| {{U_0}} \right| = 6{,}0\,{\rm{V}}\) und drei gleichartige Glühlampen mit der Aufschrift…
Zur AufgabeCOULOMB-Feld - Elektrische Kraft (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine (bewegliche) Punktladung im Raum um eine (ortsfeste) Punktladung (COULOMB-Kraft). Die Simulation…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine (bewegliche) Punktladung im Raum um eine (ortsfeste) Punktladung (COULOMB-Kraft). Die Simulation…
Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Elektrische Kraft (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine Punktladung im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine Punktladung im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit…
Zum DownloadElektrische Kraft (2 Spezialfälle)
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{el}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener paralleler Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist senkrecht zu den Plattenoberflächen gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{el}}\) dieser elektrischen Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{el}} = \frac{1}{\varepsilon _0} \cdot \frac{\left| Q \right| \cdot \left|q \right|}{A}\).
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{C}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Abstand \(r\) von einer ortsfesten Punktladung \(Q\) (COULOMB-Kraft) liegt auf der Verbindungsgeraden der beiden Ladungen. Der Betrag \(F_{\rm{C}}\) dieser COULOMB-Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{C}} = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon _0} \cdot \frac{\left|Q\right| \cdot \left|q\right|}{{{r^2}}}\).
- Dabei ist jeweils \(\varepsilon_0 = 8{,}854 \cdot {10^{-12}}\,\frac{\rm{A}\,\rm{s}}{\rm{V}\,\rm{m}}\) die elektrische Feldkonstante.
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{el}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener paralleler Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist senkrecht zu den Plattenoberflächen gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{el}}\) dieser elektrischen Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{el}} = \frac{1}{\varepsilon _0} \cdot \frac{\left| Q \right| \cdot \left|q \right|}{A}\).
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{C}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Abstand \(r\) von einer ortsfesten Punktladung \(Q\) (COULOMB-Kraft) liegt auf der Verbindungsgeraden der beiden Ladungen. Der Betrag \(F_{\rm{C}}\) dieser COULOMB-Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{C}} = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon _0} \cdot \frac{\left|Q\right| \cdot \left|q\right|}{{{r^2}}}\).
- Dabei ist jeweils \(\varepsilon_0 = 8{,}854 \cdot {10^{-12}}\,\frac{\rm{A}\,\rm{s}}{\rm{V}\,\rm{m}}\) die elektrische Feldkonstante.
Homogenes elektrisches Feld - Elektrische Feldstärke (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Feldstärke (in Form von Feldstärkevektoren) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Feldstärke (in Form von Feldstärkevektoren) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die…
Zum DownloadElektrisches Feld und Feldliniendarstellung
- Im Raum um eine Ladung herrscht ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld überträgt die Kraftwirkung dieser Ladung auf andere Ladungen.
- Die elektrische Feldstärke ist definiert als der Quotient aus der elektrischen Kraft \({\vec F_{\rm{el}}}\) auf eine Probeladung und der Probeladung \(q\): \(\vec E = \frac{{{{\vec F}_{\rm{el}}}}}{q}\).
- Für die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Raum um eine punktförmige Ladung \(Q\) gilt: Der Feldstärkevektor ist für eine positive Ladung radial von der Ladung weg und für eine negative Ladung radial zur Ladung hin orientiert, der Betrag ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) und hat den Wert \(E = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{r^2}\).
- Die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist konstant (homogenes elektrisches Feld). Der Feldstärkevektor steht senkrecht zu den Plattenoberflächen, ist von der positiv zur negativ geladenen Platte orientiert und hat den Betrag \(E = \frac{1}{\varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{A}\).
- Im Raum um eine Ladung herrscht ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld überträgt die Kraftwirkung dieser Ladung auf andere Ladungen.
- Die elektrische Feldstärke ist definiert als der Quotient aus der elektrischen Kraft \({\vec F_{\rm{el}}}\) auf eine Probeladung und der Probeladung \(q\): \(\vec E = \frac{{{{\vec F}_{\rm{el}}}}}{q}\).
- Für die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Raum um eine punktförmige Ladung \(Q\) gilt: Der Feldstärkevektor ist für eine positive Ladung radial von der Ladung weg und für eine negative Ladung radial zur Ladung hin orientiert, der Betrag ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) und hat den Wert \(E = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{r^2}\).
- Die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist konstant (homogenes elektrisches Feld). Der Feldstärkevektor steht senkrecht zu den Plattenoberflächen, ist von der positiv zur negativ geladenen Platte orientiert und hat den Betrag \(E = \frac{1}{\varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{A}\).
Kugeln einer Influenzmaschine
Die Kugeln einer Influenzmaschine haben einen Durchmesser von \(2{,}00\,\rm{cm}\) und tragen die entgegengesetzte, aber betragsmäßig gleiche Ladung…
Zur AufgabeDie Kugeln einer Influenzmaschine haben einen Durchmesser von \(2{,}00\,\rm{cm}\) und tragen die entgegengesetzte, aber betragsmäßig gleiche Ladung…
Zur AufgabeElektrische Kraft im radialsymmetrischen elektrischen Feld (COULOMB-Feld) - Formelumstellung
a) Zwei kleine Kugeln sind \(50\,\rm{cm}\) voneinander entfernt. Der Durchmesser der Kugeln kann gegenüber…
Zur Aufgabea) Zwei kleine Kugeln sind \(50\,\rm{cm}\) voneinander entfernt. Der Durchmesser der Kugeln kann gegenüber…
Zur AufgabeSchwingende Ladung (Abitur SL 1996 LK A1-3.1-3.4)
Abb. 1 Skizze zur AufgabeDie beiden punktförmigen Ladungen an den Orten A und B sind ortsfest und haben den gleichen positiven Wert \(Q\). In der…
Zur AufgabeAbb. 1 Skizze zur AufgabeDie beiden punktförmigen Ladungen an den Orten A und B sind ortsfest und haben den gleichen positiven Wert \(Q\). In der…
Zur AufgabeHomogenes elektrisches Feld - Potenzial (Simulation)
Die Simulation zeigt das Potenzial im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit dem (für beide Platten…
Zum DownloadDie Simulation zeigt das Potenzial im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit dem (für beide Platten…
Zum DownloadPotenzial und Spannung im homogenen elektrischen Feld
Abb. 1 Skizze zur AufgabeZwei parallel zueinander stehende Platten mit Flächeninhalt \(A = 0{,}1129\,\rm{m}^2\) und Plattenabstand \(d =…
Zur AufgabeAbb. 1 Skizze zur AufgabeZwei parallel zueinander stehende Platten mit Flächeninhalt \(A = 0{,}1129\,\rm{m}^2\) und Plattenabstand \(d =…
Zur AufgabeHomogenes elektrisches Feld - Potenzielle Energie (Simulation)
Die Simulation zeigt die potenzielle Energie einer Punktladung (genauer des Systems Plattenladung-Punktladung) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die potenzielle Energie einer Punktladung (genauer des Systems Plattenladung-Punktladung) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt…
Zum DownloadArbeit und potenzielle Energie im homogenen elektrischen Feld
Abb. 1 Skizze zur AufgabeZwei parallel zueinander stehende Platten mit Flächeninhalt \(A = 0{,}1129\,\rm{m}^2\) und Plattenabstand \(d =…
Zur AufgabeAbb. 1 Skizze zur AufgabeZwei parallel zueinander stehende Platten mit Flächeninhalt \(A = 0{,}1129\,\rm{m}^2\) und Plattenabstand \(d =…
Zur AufgabeHomogenes elektrisches Feld - Arbeit (Simulation)
Die Simulation zeigt die Arbeit an einer Punktladung (genauer am System Platten-Punktladung) beim Bewegen der Punktladung im Zwischenraum zweier…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Arbeit an einer Punktladung (genauer am System Platten-Punktladung) beim Bewegen der Punktladung im Zwischenraum zweier…
Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Spannung (Simulation)
Die Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit dem (für…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld
- Hat die elektrische Feldstärke \(\vec E\) in einem Raumgebiet immer die gleiche Richtung, die gleiche Orientierung und den gleichen Betrag, so sprechen wir von einem homogenen elektrischen Feld in diesem Raumgebiet.
- Wichtigstes Beispiel für ein homogenes elektrisches Feld ist das Feld im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten.
- Hat die elektrische Feldstärke \(\vec E\) in einem Raumgebiet immer die gleiche Richtung, die gleiche Orientierung und den gleichen Betrag, so sprechen wir von einem homogenen elektrischen Feld in diesem Raumgebiet.
- Wichtigstes Beispiel für ein homogenes elektrisches Feld ist das Feld im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten.
Homogenes elektrisches Feld - Feldlinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Feldlinien. Die…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Feldlinien. Die…
Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Äquipotenziallinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Äquipotenziallinien. Die…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Äquipotenziallinien. Die…
Zum DownloadEntgegengesetzt geladene Platten
Zwei Kondensatorplatten mit einer Fläche von jeweils \(0{,}25\,{\rm{m}}^2\) stehen sich im Abstand von \(0{,}20\,\rm{mm}\) gegenüber. An die Platten…
Zur AufgabeZwei Kondensatorplatten mit einer Fläche von jeweils \(0{,}25\,{\rm{m}}^2\) stehen sich im Abstand von \(0{,}20\,\rm{mm}\) gegenüber. An die Platten…
Zur AufgabeLadung der Erde
Messungen zeigen, dass die Erdkugel als ganzes negativ geladen ist. Die resultierende Feldstärke, die man an der Erdoberfläche misst, beträgt im…
Zur AufgabeMessungen zeigen, dass die Erdkugel als ganzes negativ geladen ist. Die resultierende Feldstärke, die man an der Erdoberfläche misst, beträgt im…
Zur AufgabeCOULOMB-Feld - Elektrische Feldstärke (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Feldstärke im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Feldstärke im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Feldlinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raumbereich um eine Punktladung durch Feldlinien. Die Simulation rechnet in einem…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raumbereich um eine Punktladung durch Feldlinien. Die Simulation rechnet in einem…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Arbeit (Simulation)
Die Simulation zeigt die Arbeit an einer beweglichen Punktladung (genauer am System der beiden Ladungen) beim Bewegen im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Arbeit an einer beweglichen Punktladung (genauer am System der beiden Ladungen) beim Bewegen im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Potenzielle Energie (Simulation)
Die Simulation zeigt die potenzielle Energie einer beweglichen Punktladung (genauer des Systems der beiden Ladungen) im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die potenzielle Energie einer beweglichen Punktladung (genauer des Systems der beiden Ladungen) im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Potenzial (Simulation)
Die Simulation zeigt das Potenzial im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den Abmessungen…
Zum DownloadDie Simulation zeigt das Potenzial im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den Abmessungen…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Äquipotenziallinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raum um eine ortsfeste Punktladung durch Äquipotenziallinien. Die Simulation rechnet…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raum um eine ortsfeste Punktladung durch Äquipotenziallinien. Die Simulation rechnet…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Spannung (Simulation)
Die Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Raumbereich um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Raumbereich um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit…
Zum DownloadPotenzial
- Jedem Punkt \(\rm{P}\) eines elektrischen Feldes kann ein Potenzial \(\varphi_{\rm{P}_0} \left( \rm{P} \right)=\frac{{{E_{{\rm{pot}}{\rm{,}}{{\rm{P}}_0}}}\left( {\rm{P}} \right)}}{q}\) zugeordnet werden. Dieses Potenzial ist von der Größe und der Anordnung der felderzeugenden Ladung \(Q\) und der Wahl eines Bezugspunktes \(\rm{P}_0\) abhängig.
- Im COULOMB-Feld wählt man den Bezugspunkt des Potenzials unendlich weit von der felderzeugenden Ladung entfernt. Dann hat das Potenzial im Abstand \(r\) von der felderzeugenden Ladung den Wert \( {\varphi \left( r \right)} = \frac{1}{{4 \cdot \pi \cdot {\varepsilon _0}}} \cdot Q \cdot \frac{1}{r}\).
- Im homogenen elektrischen Feld (z.B. im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten) wählt man als Bezugspunkt des Potenzials die Oberfläche der negativ geladenen Platte. Dann hat das Potenzial im Abstand \(x\) von der negativ geladenen Platte den Wert \(\varphi \left( x \right) = E \cdot x\) bzw. \(\varphi \left( x \right) = \frac{1}{{{\varepsilon_0}}} \cdot \frac{{\left| Q \right|}}{A} \cdot x\).
- Jedem Punkt \(\rm{P}\) eines elektrischen Feldes kann ein Potenzial \(\varphi_{\rm{P}_0} \left( \rm{P} \right)=\frac{{{E_{{\rm{pot}}{\rm{,}}{{\rm{P}}_0}}}\left( {\rm{P}} \right)}}{q}\) zugeordnet werden. Dieses Potenzial ist von der Größe und der Anordnung der felderzeugenden Ladung \(Q\) und der Wahl eines Bezugspunktes \(\rm{P}_0\) abhängig.
- Im COULOMB-Feld wählt man den Bezugspunkt des Potenzials unendlich weit von der felderzeugenden Ladung entfernt. Dann hat das Potenzial im Abstand \(r\) von der felderzeugenden Ladung den Wert \( {\varphi \left( r \right)} = \frac{1}{{4 \cdot \pi \cdot {\varepsilon _0}}} \cdot Q \cdot \frac{1}{r}\).
- Im homogenen elektrischen Feld (z.B. im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten) wählt man als Bezugspunkt des Potenzials die Oberfläche der negativ geladenen Platte. Dann hat das Potenzial im Abstand \(x\) von der negativ geladenen Platte den Wert \(\varphi \left( x \right) = E \cdot x\) bzw. \(\varphi \left( x \right) = \frac{1}{{{\varepsilon_0}}} \cdot \frac{{\left| Q \right|}}{A} \cdot x\).
Kapazität des Plattenkondensators
- Die Kapazität eines Plattenkondensators (Flächeninhalt der (gleichgroßen) Platten \(A\), Plattenabstand \(d\), Dielektrikum mit relativer Dielektrizitätskonstante \({\varepsilon _r}\)) berechnet sich durch \(C = {\varepsilon _0} \cdot {\varepsilon _r} \cdot \frac{A}{d}\).
- Die Kapazität eines Plattenkondensators (Flächeninhalt der (gleichgroßen) Platten \(A\), Plattenabstand \(d\), Dielektrikum mit relativer Dielektrizitätskonstante \({\varepsilon _r}\)) berechnet sich durch \(C = {\varepsilon _0} \cdot {\varepsilon _r} \cdot \frac{A}{d}\).