Grundlagen des elektrischen Feldes: Theorie und Formeln
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Das elektrische Feld
1. Eigenschaften elektrischer Ladungen
- Punktladung: Idealisierte, dimensionslose elektrische Körper.
- Es gibt zwei Arten von Ladungen in der Natur:
- Positive Ladung: Entsteht durch Reibung (z. B. Glas). Sie wird von Protonen getragen.
- Negative Ladung: Entsteht bei Bernstein. Sie wird von Elektronen getragen.
- Gleiche Ladungen stoßen sich ab, ungleiche ziehen sich an.
- Ladungserhaltung: Bei der Elektrifizierung wird Ladung nicht erzeugt, sondern nur verschoben; die Gesamtladung bleibt konstant.
- Quantisierung: Die Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung.
2. Elektrostatische Wechselwirkung: Coulomb-Gesetz
Das Coulomb-Gesetz besagt, dass die Kraft zwischen zwei ruhenden Punktladungen direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands ist.
oder
Wert von k: 
Coulomb: Die Menge an elektrischer Ladung, die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt, wenn die Stromstärke ein Ampere beträgt.
3. Superpositionsprinzip
Wirkt eine Ladung gleichzeitig mehreren unabhängigen Kräften entgegen, so ist die resultierende Kraft die vektorielle Summe dieser Einzelkräfte.
4. Definition des elektrischen Feldes
Ein elektrisches Feld existiert in einer Region des Raumes, wenn eine Testladung q in Ruhe an einem Punkt in dieser Region eine elektrische Kraft erfährt.
5. Elektrische Feldstärke
Die Feldstärke ist definiert als die elektrische Kraft pro positiver Einheits-Probeladung:
Einheit: N/C
Feldstärke einer isolierten Punktladung: 
Feldstärke eines Systems von Punktladungen: 
6. Elektrische Feldlinien
Das elektrische Feld wird grafisch durch Feldlinien dargestellt, die in jedem Punkt die Richtung des Feldvektors angeben.
- Sie beginnen bei positiven Ladungen (oder im Unendlichen) und enden bei negativen Ladungen (oder im Unendlichen).
- Die Anzahl der Linien ist proportional zur Ladungsmenge.
- Feldlinien können sich nicht schneiden.
- In einem homogenen Feld sind die Feldlinien parallele Linien.
7. Elektrisches Potential
Das Potential ist die potentielle Energie pro Ladungseinheit.
- Das Potential V ist ein Skalarfeld.
- Das Vorzeichen des Potentials entspricht dem Vorzeichen der Ladung.
- Die SI-Einheit ist das Volt (V).
Elektrische potentielle Energie eines Systems von Punktladungen:
