17.) Elektrizitätslehre 1.: elektrische und bioelektrische Erscheinungen, mikroskopische und makroskopische Ladungen, Wechselwirkung zwischen Ladungen, Elektrische Feldstärke, Feldlinien, A Flashcards
<p>Elektrische Erscheinungen</p>
<p>Ruhepotential, EKG, Ultraschall, Wärmetherapie</p>
<p>Entladung → Blitz</p>
<p>Reibungselektrizität à Elektroskop Versuch Katzenfell</p>
<p>Elektrische Geräte, Fön, EKG</p>
<p>Ladungen </p>
<p>→ Eigenschaft einer Materie</p>
<p>Mikroskopische Ladungen</p>
<p>Elementarteilchen: Proton, Elektron, Neutron</p>
<p>Elementarladung: Ladung Proton / Elektron mit 1,6 * 10-19­C</p>
<p>Ladung von einem mol Elektronen: <em>FARADAY KONSTANTE</em></p>
<p> </p>
<p>Grundzustand aller Teilchen: Nicht geladen gleich viele Elektronen und Protonen</p>
<p>Makroskopische Ladung</p>
<p>Beschreibt Ladung eines Körpers</p>
<p>Positiv geladen: Elektronenmangel</p>
<p>Negativ geladen: Elektronenüberschuss</p>
<p>Leiter: bewegbare Ladungen charakterisieren diesen Körper</p>
<p>Isolator: unbewegliche Ladungen charakterisieren diesen Körper</p>
<p>Wechselwirkung zwischen den Ladungen</p>
<p>Qualitativ:</p>
<p>Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab</p>
<p>Verschiedene Ladungen ziehen sich an</p>
<p>Coulomb-Kraft beschreibt die Kraft zwischen den Teilchen mit Abstand r</p>
<p> </p>
<p>GRAPH!</p>
<p>Newton 3: Wirkt Ladung 1 eine Kraft auf Ladung 2. So wirkt Ladung 2 mit derselben Kraft auf Ladung 1 aus.</p>
<p>Allgemein: Wenn mehrere Kräfte auf eine Ladung wirken, so addieren sich die Kräfte als Vektrogrößen.</p>
<p>Influenz</p>
<p>Ladungsverschiebung</p>
<p>Isolatoren: Innerhalb der Teilchen</p>
<p>Leiter: Elektronenverschiebung</p>
<p>Gesetz der Erhaltung der Ladungen</p>
<p>Im abgeschlossenen System bleibt die Gesamtladung gleich</p>
<p><em>Na = Na++e-</em></p>
<p>Elektrische Feldstärke</p>
<p>Gedankenexperiment: Probeladung q erfährt von Q1 und Q2 verschiedenartige Kräfte. Diese werden nun in der Größe und Anordnung verändert. Wir erhalten einen geradlinigen Graph…</p>
<p>Alle Kräfte sind proportional zu q und hängen von der Größe und Anordnung von Q1 und Q2 ab.</p>
<p>Die Elektrische Feldstärke errechnet sich also aus diesem Zusammenhang</p>
<p>Elektrische Feldlinien</p>
<p>Willkürlich bestimmte Veranschaulichung von der elektrischen Feldstärke</p>
<p>-Gehen immer im rechten Winkel vom Objekt ab</p>
<p>-Geben mit Hilfe ihrer Dichte den Betrag der Feldsträke an</p>
<p>-Gehen vom + Pol zum – Pol</p>
<p>-Geben damit die Richtung der Kraft an</p>
<p>-Die Richtung der Ladungen die durch die Kraft beeinflusst werden</p>
<p>-Können Dipole bilden Achtung → Homogenes Feld im Inneren</p>
<p>Energie im E-Feld</p>
<p>Energieumwandlung (Arbeit) im elektrischen Feld<br></br>
Bewegung einer Ladung gegen die Feldstärke:</p>
<p><em>W =F .s =q .E .s</em></p>
<p>Elektrisches Potential</p>
<p>Voraussetzung: statisches elektrisches Feld</p>
<p>Man kann jedem Punkt in diesem Feld ein gewisses Potential zuordnen. à Potentialfeld</p>
<p>Die Differenz dieser Potentiale = elektrische Spannung</p>
<p>Betrachten wir jetzt also</p>
<p>Äquipotenzialflächen</p>
<p>Menge der Punkte gleichen Potentials sprich gleiche elektrische Energie weil sie alle auf derselben „Höhe“ liegen.</p>
<p>Daraus resultiert:</p>
<p>1.Stehen senkrecht zu den Feldlinien.</p>
<p>2.Wenn man sich auf diesen Äquipotentialflächen bewegt braucht man keine Arbeit</p>
<p>3.Wenn man sich von der einen auf die andere bewegt braucht man genau die Differenz der beiden Flächen an Arbeit</p>
<p>Medizinische Anwendung EKG</p>
<p>Elektrokardiogramm: elektrische Aktivitäten der Herzmuskelfasern messen „Herzspannungskurve“</p>
<p>Jede Kontraktion bedeutet eine elektrische Erregung</p>
<p>Die Spannungsänderungen kann man an der Körperoberfläche messen</p>
<p>Vereinfacht: Ein Dipol</p>
<p>Und eine Erdung damit die Ströme wieder aufgefangen werden können</p>
<p>Kondensator</p>
<p>Bestehend aus zwei Metallplatten von einem Dielektrikum getrennt</p>
<p>Metallplatten haben Valenzelektronen, die verschiebbar sind</p>
<p>Legt man nun eine Spannung an verschieben sich die Teilchen an die Spannungsquelle (wenn +) oder „entnehmen“ der Spannungsquelle negativ geladene Teilchen (wenn i) → Entstehung von geladenen Platten</p>
<p>Kapazität des Kondensators</p>
<p>Def. Beschreibt die Ladungsspeicherungsfähigkeit und ist abhängig von der Ladung, der angelegten Spannung und dem im Kondensator enthalten Dielektrikum.</p>
<p><em>C = Q/C </em>; Einheit: Farad</p>
<p> </p>
<p>Da auch die Form eine Rolle spielt kann man für einen Plattenkondensator sagen</p>
<p>für Plattenkondensator: </p>
<p><em>C = ε0εr . A/d</em></p>
<p>ε0 ist die elektrische Feldkonstante (im Vakuum); εr ist die Isolaationseigenschaft der Dielektrikum; A ist die Fläche der Platte; d ist der Abstand der Platten zueinenader</p>
<p> </p>
<p>Das Dielektrikum</p>
<p>Es erhöht die Kapazität eines Kondensators</p>
<p>Es ist ein Halbleiter, Wasser (Polare Moleküle) oder im besten Fall ein Isolator (Polarisierbare Moleküle)</p>
<p>Eigentlich also nichtgeladen</p>
<p>Richtet aber seine Ladungen aus</p>
<p>Somit können sich weitere Elektronen an die negative Platte bzw. andersrum lagern</p>
<ul>
<li>Mehr Ladung auf einer Fläche → Erhöhte Kapazität durch Q Erhöhung!</li>
<li>Kondensator kann Ladungsspeicherung betreiben</li>
<li>Die Speicherung von Energie am Kondensator lässt sich so erklären:</li>
<li>Negative Teilchen wandern beim Anschluss an die Stromquelle zum + pol diese Platte wird also auch + geladen</li>
<li>Die Platte am - Pol sammelt nun noch mehr Elektronen</li>
<li>Der Kondensator ist geladen</li>
<li>Nimmt man die Spannung nun ab, so kann sich nichts mehrändern an diesem Zustand</li>
<li>Die Energie ist gespeichert.</li>
</ul>
<p>Schaltungen von Kondensatoren:</p>
<p>Parallelschaltung</p>
<p>Parallelschaltung</p>
<p>Es ergibt sich aus</p>
<p></p>
<p>Das lässt sich auch am Graph veranschaulichen. An dem 1. Kondensator ist Q1 die Ladung und am zweiten Q2, während die Spannung dieselbe bleibt.</p>
<p>Reihenschaltung</p>
<p>Wenn man davon ausgeht dass zwischen 2 Kondensatoren keine Ladungen verloren gehen, so ist der Mittelteil nicht geladen.</p>
<p>Die Äußeren Teile sind wenn man ihre Differenz betrachtet Null</p>
<p>Die Spannung addiert sich in der Reihenschaltung also gehen wir davon aus dass,</p>
