Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

7 ELEKTRIZITÄT
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 134
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Bei der Behandlung von elektrischen und magnetischen Phänomenen wird im unterschieden in
Elektrostatik: ruhende Ladungen und deren Eigenschaften
Magnetostatik: sich konstant bewegende Ladungen (Gleichströme), zeitlich konstante magnetische
Felder
Elektrodynamik: beschleunigte Ladungen, elektromagnetische Wellen
7.1 Das elektrische Feld
7.1.1 Definitionen
elektrische Ladung: In der Natur sind zwei Arten elektrischer Ladungen bekannt: positive und negative.
Die Nomenklatur ist historisch gewachsen und willkürlich gewählt.
Ladungen treten in Vielfachen der Elementarladung auf. Ladungsgrößen ungleich
einem Vielfachen der Elementarladung existieren nicht. Die Elementarladung ist
eine Naturkonstante.
−19
Elementarladung: e = 1,
602 ⋅10
C (Bestimmung durch Milikan Versuch)
Die Einheit C wird Coulomb genannt.
positive Elementarladung: Wasserstoffproton, Positron, +Myon, +Pion
negative Elementarladung: Elektron, Antiproton, -Myon, -Pion
neutrale Ladung: Neutron, Neutrino, Photon, 0Pion
Ladungserhaltungssatz: In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtladung konstant, d.h. La-
dung vernichtet sich nicht selbständig. Makroskopisch bedeutet eine negative Gesamtladung einen Elektro-
nenüberschuss und eine positive Gesamtladung einen Elektronenmangel.
Coulombkraft
Die Wirkungen von Ladungen aufeinander sind Kräfte, die abstoßend bei gleichem Ladungsvorzeichen und
anziehend bei ungleichen Vorzeichen der Ladungen sind. Dieses Verhalten wird durch die Coulombkraft
beschrieben:
Q 1
r 12
Q 2
F
12
1
=
4πε
0
Q
⋅Q
1
2
r12
2
Die Größe ε0 wird Dielektrizitätskonstante
ε
0
= 8,
854 ⋅10
−12
r
r
12
12
2
C
N⋅
m
2
genannt.