Grundlagen der Elektrostatik und Elektrodynamik

Grundlagen der Elektrizitätslehre

Strom: Elektrostatische Aufladung durch Reibung (fromtamiento) und Kontakt. Das Coulomb-Gesetz beschreibt diese Wechselwirkungen.

Elektrodynamik

Die Elektrodynamik befasst sich mit fließendem Strom (corriente), der Intensität, Leistung, Potenzialdifferenz (Spannung/Voltaje) und dem Spannungsabfall (Dropdown-Resistencia). Wichtige Konzepte sind das Ohm'sche Gesetz sowie Parallel-, Reihen- und Mischschaltungen.

Elektrostatik

Die Elektrostatik ist das Studium der elektrischen Ladungen in Ruhe.

• Elektrische Ladung (q): Es gibt positive und negative Ladungen.
• Atomkern-Teilchen: Protonen und Neutronen befinden sich im Kern, während Elektronen das Atom umkreisen.
• Ionenbildung: Wenn ein Atom Elektronen abgibt, entsteht ein Protonenüberschuss und es wird zu einem Kation (positives Ion). Wenn Atome Elektronen einfangen, wird es zu einem Anion (negatives Ion).

Messung und Erhaltung der Ladung

Coulomb (C): Die Einheit im internationalen System der Messung.

• Elementarladung: e = 1,602 x 10^-19 Coulomb (die kleinste Ladungsmenge).
• Ladungserhaltung: Wenn zwei ursprünglich neutrale Objekte aneinander gerieben werden, wird keine Ladung erzeugt; negative Ladungen werden lediglich von einem zum anderen übertragen.
• Quantisierung: Die elektrische Ladung ist quantisiert. Die Ladung eines Objekts ist immer ein Vielfaches der Elementarladung.

Leiter, Isolatoren und Supraleiter

Materialien werden meist als Leiter oder Isolatoren eingestuft. Ein Material ist leitfähig, wenn seine Atome freie Ladungsträger besitzen. Halbleiter sind Materialien, deren Leitfähigkeit mit der Temperatur variiert.

Supraleiter: Ein Supraleiter ist ein Material, das keinen elektrischen Widerstand aufweist, wodurch Strom ungehindert fließen kann. Diese Eigenschaft tritt bei vielen Metallen und einigen Keramiken auf, sobald sie eine bestimmte kritische Temperatur erreichen. Supraleiter werden zudem von Magnetfeldern abgestoßen.

Formen der Elektrisierung

1. Elektrisierung durch Reibung: Zwei neutrale Körper (Isolatoren) interagieren, sodass beide danach mit unterschiedlichen Vorzeichen geladen sind.
2. Kontaktelektrizität: Tritt zwischen einem geladenen und einem ungeladenen Körper auf; beide sind danach mit dem gleichen Vorzeichen geladen.
3. Elektrisierung durch Induktion (Influenz): Ein System zur Neuordnung von Ladungen durch Annäherung.