Physik Elektrodynamik – Elektrische Ladung und Feld
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15 KartenWas ist die elektrische Elementarladung e und welchen Wert hat sie?
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Die Elementarladung e = 1,602 · 10⁻¹⁹ C ist die kleinste freie Ladungsmenge; Protonen tragen +e, Elektronen −e.
Wie lautet das Coulomb-Gesetz für die Kraft zwischen zwei Punktladungen?
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F = (1 / 4πε₀) · (q₁q₂ / r²) · eᵣ; gleiche Ladungen stoßen ab, ungleiche ziehen an.
Was versteht man unter elektrischer Feldstärke E und wie wird sie definiert?
Rückseite
E = F / q ist die Kraft pro Probe-ladung; sie gibt Richtung und Stärke des Feldes an einem Punkt an.
Wie berechnet man die Feldstärke einer Punktladung Q im Abstand r?
Rückseite
E = (1 / 4πε₀) · (Q / r²) · eᵣ; das Feld zeigt radial nach außen (Q > 0) oder nach innen (Q < 0).
Was besagt das Superpositionsprinzip für elektrische Felder?
Rückseite
Das resultierende Feld mehrerer Ladungen ist die vektorielle Summe der einzelnen Felder: E_ges = Σ Eᵢ.
Wie ist das elektrische Potential φ definiert und welche Einheit hat es?
Rückseite
φ = W / q = Potentialenergie pro Ladung; Einheit: 1 Volt = 1 Joule pro Coulomb.
Wie lautet das Potential einer Punktladung Q im Abstand r (Bezugspunkt Unendlich)?
Rückseite
φ = (1 / 4πε₀) · (Q / r); positiv bei positiver Q, negativ bei negativer Q, skalar.
Was ist der Zusammenhang zwischen Feldstärke E und Potential φ?
Rückseite
E = −∇φ; die Feldstärke ist der negative Gradient des Potentials und zeigt in Richtung steilsten Potentialabfalls.
Was sind Äquipotentialflächen und wie verlaufen Feldlinien dazu?
Rückseite
Äquipotentialflächen verbinden Punkte gleichen Potentials; Feldlinien schneiden sie überall senkrecht.
Wie verhält sich die Feldstärke im Plattenkondensator (Homogenes Feld)?
Rückseite
E = U / d = konstant zwischen den Platten; Feldlinien parallel, Potential fällt linear ab.
Was ist die Kapazität C eines Kondensators und wie wird sie berechnet?
Rückseite
C = Q / U; misst die Fähigkeit, Ladung pro Spannung zu speichern; Einheit: 1 Farad = 1 C/V.
Wie groß ist die Kapazität eines Plattenkondensators mit Plattenfläche A und Abstand d?
Rückseite
C = ε₀εᵣ · A / d; proportional zur Fläche, umgekehrt proportional zum Abstand, εᵣ Dielektrizitätszahl.
Welche Energie speichert ein geladener Kondensator?
Rückseite
W = ½ C U² = ½ Q U = ½ Q² / C; Energie liegt im elektrischen Feld zwischen den Platten.
Was beschreibt die elektrische Flussdichte D (Verschiebung) und ihr Zusammenhang zu E?
Rückseite
D = ε₀E + P = ε₀εᵣE; berücksichtigt Polarisation P im Dielektrikum, Randbedingung: div D = ρ_frei.
Wie verhält sich die Feldstärke an der Grenzfläche zwischen zwei Dielektrika?
Rückseite
Tangentialkomponente stetig: E₁t = E₂t; Normalenkomponente springt: ε₁E₁n = ε₂E₂n (freie Flächenladung null).