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

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 137
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
1 4 ⋅a
⋅Q
Somit lautet das elektrische Feld im Fernbereich der Ladungen E =
⋅ e 3 x
4πε
x
Definition des elektrischen Dipolmomentes: p = 2⋅
a ⋅Q
⋅e
x
Das Dipolmoment zeigt von der negativen zur positiven Ladung und hat den Betrag des Produktes aus La-
dung und Abstand der Ladungen. Für die Felder auf der y-Achse können analoge Berechnungen durchge-
führt werden. Die Größe der Felder nimmt mit der dritten Potenz des Abstandes vom Dipolmoment ab. Die
Näherungen gelten für den Fernbereich, im Nahbereich des Dipols ist die Beschreibung des Feldes i.a.
komplizierter.
y
-Q +Q
Elektrische Feldlinien
+
7.1.3 Bewegung von Ladungen in E-Feldern
Q,m
0
-a a
+
Richtung und Größe
des Dipolfeldes auf der y-Achse
Richtung und Größe
des Dipolfeldes auf
der x-Achse
Feldlinienbilder von ruhenden Ladungen
- - +
-
E
+ - + +
+
0
Dipolfernfelder eines Dipolmomentes in p in x-Richtung
1 2⋅
p
E = ⋅ e
x-Richtung
3 x
4πε0
x
1 p
E = ⋅ e
y-Richtung
3 x
4πε0
x
Zur Visualisierung des elektrischen Feldes
werden elektrische Feldlinien verwendet. Die
Feldlinien zeigen in jedem Punkt des Rau-
mes in Richtung des elektrischen Feldes und
damit in Richtung der Kraftwirkung auf eine
positive Probeladung. Entsprechend dem
Coulombgesetz verlaufen die Feldlinien von
der positiven Ladung zur negativen Ladung.
Die Dichte der Feldlinien repräsentiert die
Größe des elektrischen Feldes
Eine Probeladung Q befinde sich in einem elektrischen Feld. Wegen der Ladung
wirkt somit die Coulombkraft und die Probeladung wird beschleunigt.
m ⋅ a = Q ⋅E
x
-
-
-
+
+
+
wobei m die Masse der Probeladung ist. Diese Gleichung verknüpft die Newton-
sche Mechanik mit der Elektrostatik. Sie ist gültig, solange die Bewegung der