Elektrostatik und Elektrodynamik: Grundlagen

Elektrostatik und Elektrodynamik

Elektrostatik: Die Energie oder elektrische Ladung in Ruhe. Strombelastung: Wenn die Ladung in Bewegung ist. Elektrodynamik: Die grundlegende und inhärente Eigenschaft der Materie. Es gibt positive oder negative Ladungen, gleichnamige Ladungen stoßen sich ab und ungleichnamige ziehen sich an.

Grundlegende Ladungseinheit

Ein Elektron oder ein Proton.

Leitende Körper

Materialien, deren Elektronen sich frei bewegen können.

Elektrifizierung

Wenn Körper an anderen Stellen angezogen werden, unterteilt in: Reibung, Kontakt, Induktion.

Elektrische Kraft

Die Kraft hängt von der Größe oder Intensität, dem Abstand zwischen den Ladungen und der Höhe der Ladung ab (F) (IF = N).

Coulombsches Gesetz

Die elektrische Kraft zwischen zwei geladenen Körpern kann anziehend oder abstoßend sein. Sie ist direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihren Mittelpunkten.

1 Coulomb

Die Ladungsmenge, die im Vakuum auf eine andere gleiche Ladung im Abstand von einem Meter mit einer Kraft von 9x10⁹ N wirkt.

Elektrisches Feld

Ein Bereich oder Raum, in dem das Vorhandensein einer elektrischen Kraft auf eine weitere Ladung in diesem Bereich hinweist.

Feldstärke

Die Kraft, die durch das elektrische Feld auf jede Ladungseinheit an diesem Punkt ausgeübt wird (E).

Kraftlinien

Gedachte Linien, die die Eigenschaften eines elektrischen Feldes darstellen. Sie gehen von einer positiven Ladung aus und enden an einer negativen Ladung oder im Unendlichen.

Strom

Die geordnete Bewegung von elektrischen Ladungen durch einen Leiter zwischen zwei Punkten, die einer elektrischen Potentialdifferenz ausgesetzt sind.

Stromstärke

Entspricht der Ladungsmenge, die in jeder Zeiteinheit durch einen Leiterquerschnitt fließt.

Gleichstrom

Die Fließrichtung der elektrischen Ladungen ändert sich nicht. Dies geschieht z.B. in einer Batterie.

Wechselstrom

Die Fließrichtung der elektrischen Ladungen durch den Leiter wechselt abwechselnd. Dies wird in großen Mengen und in Haushalts- oder Industrienetzen verwendet.

Elektrischer Widerstand

Der Widerstand, den ein Leiter dem elektrischen Strom entgegensetzt. Der elektrische Widerstand ist ein Merkmal jedes Leiters.

Der elektrische Widerstand hängt ab von:

• Material (spezifischer Widerstand ℮)
• Länge (L)
• Querschnitt (s)

Der elektrische Widerstand eines Leiters wird durch Temperaturschwankungen beeinflusst, da eine Temperaturänderung Änderungen seiner Abmessungen verursacht.

Spezifischer Widerstand

Widerstand zum Vergleich des elektrischen Widerstands von zwei Leitern. Entspricht dem elektrischen Widerstand eines Leiters aus einem Material mit Einheitslänge und Einheitsquerschnittsfläche bei 0 °C.

Ohmsches Gesetz

Wenn ein Leiter unterschiedlichen Spannungen (Potentialdifferenzen) ausgesetzt ist, ändert sich auch der elektrische Strom. Strom und Spannung sind direkt proportional. Die meisten Metalle entsprechen dem Ohmschen Gesetz. Diejenigen, die nicht entsprechen, werden als nicht-ohmsche Materialien bezeichnet.

Physikalische Größen

Die verschiedenen physikalischen Größen werden nach zwei Kriterien klassifiziert: nach ihrer Entstehung und nach ihrer Ausdrucksweise.

Nach ihrer Entstehung können physikalische Größen grundlegend oder abgeleitet sein.

Für die grundlegende Mechanik werden gewählt:

• Länge
• Masse
• Zeit

Die abgeleiteten Größen sind alle von den grundlegenden Größen abgeleitet: Geschwindigkeit, Dynamik, Beschleunigung.

Skalare Größen: Werden nur durch eine Zahl definiert.

Vektorielle Größen: Werden vollständig durch einen Betrag (Größe, absoluter Wert), eine Richtung und einen Richtungssinn definiert.

Bewegungsparameter

Bahn: Weg eines Körpers in Bewegung.

Position: Die Position eines Objekts relativ zu einem Bezugspunkt.

Abstand: Entspricht der Länge des Weges.

Durchschnittsgeschwindigkeit: Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke und der benötigten Zeit:

Vm = Durchschnittsgeschwindigkeit // X = Abstand // T = Zeit

Durchschnittsgeschwindigkeit (vektoriell): Verhältnis zwischen der Verschiebung und der benötigten Zeit:

Vm = Durchschnittsgeschwindigkeit // r = Verschiebung // = Zeit

Die Weglänge ist die vom Objekt zurückgelegte Strecke. Die Verschiebung ist die Änderung der Position eines Körpers und hängt nicht von der Form der Bahn ab.

Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist das Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke und dem Zeitintervall. Die mittlere Geschwindigkeit (vektoriell) ist das Verhältnis zwischen der Verschiebung eines Objekts und dem Zeitintervall.

Die Geschwindigkeit eines Körpers hängt vom Bezugssystem ab, von dem aus seine Bewegung beobachtet wird. Ein einzelnes Objekt kann unterschiedliche Geschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Bezugssystem haben.

Je nach der Bewegungsbahn kann die Bewegung geradlinig, kreisförmig, elliptisch oder parabolisch sein.

Je nach der Geschwindigkeit der Bewegung kann die Bewegung gleichförmig, gleichförmig geradlinig oder gleichmäßig beschleunigt sein.

Gleichförmige Bewegung (MU): Tritt auf, wenn die Geschwindigkeit konstant ist, d.h. das Objekt legt in gleichen Zeitabständen gleiche Strecken zurück.

Gleichförmig geradlinige Bewegung (MUR): Geschwindigkeit ist konstant.

Querschnitt = s = "pi" r²

D