Überblick: Elektrisches Feld

Einführung

• Überblick über alle relevanten Formeln für das Abitur.
• Erklärung von komplizierten Aufgabenstellungen zur Vorbereitung auf das Abitur.
• Hinweis auf weiterführende Videos für detailliertere Erklärungen.

Formeln und Grundlagen

Kondensator

• Kondensator: Bekanntes Bauelement, das Ladung speichert.
• Ladung (Q) erzeugt homogenes elektrisches Feld (homogen = Konstantheit der Feldstärke).
• Elektrisches Feld: Pfeile von Plus nach Minus.
• Kraft auf Ladung (F elektrisch): Einwirkung des elektrischen Feldes auf Ladung Q.
  • Formel: [ F_{elektrisch} = Q \cdot E ]_

Spannung und Feldstärke

• Spannung (U): Produkt aus elektrischer Feldstärke (E) und Plattenabstand (D).
  • Formel: [ U = E \cdot D ]

Flächenladungsdichte (Sigma)

• Flächenladungsdichte (( \sigma )): Verhältnis von Ladung zur Kondensatorplattenfläche.
  • Formel: [ \sigma = \frac{Q}{A} ]
  • Alternativ: [ \sigma = \varepsilon_0 \varepsilon_r \cdot E ]

Kapazität des Kondensators

• Kapazität (C): Verhältnis von gespeicherter Ladung zu angelegter Spannung.
  • Formel: [ C = \frac{Q}{U} ]
• Kapazität aus geometrischen Eigenschaften errechnen:
  • Formel: [ C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \cdot \frac{A}{D} ]

Polarisation und Dielektrikum

• Dielektrikum: Verformung/Polarisation von Atomen durch das elektrische Feld.
• Elektrizitätszahl (( \varepsilon_r )): Maß für die Polarisierbarkeit.

Energie im elektrischen Feld

• Energie (W): Energie eines elektrischen Feldes.
  • Formel: [ W = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^2 ]

Bewegte Ladungen in elektrischen Feldern

• Geschwindigkeit (v): Beschleunigung einer Ladung im Feld.
  • Formel: [ v = \sqrt{\frac{2 \cdot U \cdot Q}{m}} ]
• Ablenkung (y): Strecke, um die Ladung abgelenkt wird.
  • Formel: [ y = \frac{U \cdot Q}{2 \cdot D \cdot m \cdot v_x^2} \cdot x^2 ]

Aufgabenstellungen

Kondensator an Spannungsquelle

• Spannung (U) bleibt konstant, wenn Kondensator auseinandergezogen wird.
• Flächenladungsdichte (( \sigma )) und Kapazität (C) werden kleiner.

Kondensator ohne Spannungsquelle

• Ladung (Q) bleibt konstant, Spannung erhöht sich beim Auseinanderziehen.
• Kapazität (C) wird kleiner, elektrische Feldstärke (E) bleibt konstant.

Fazit

• Wiederholung: Alle Formeln zur Absicherung.

• Empfehlungen: Weiterführende Videos und Austausch mit Klassenkameraden.

• Hinweis auf Ergänzungsvideo zu B-Feldern (magnetische Felder).

• Feedback: Kommentare und Austausch innerhalb der Lerngruppen.