Elektrostatik - Universität Zürich

Die Kapazität ist eine nur von der Geometrie abhängige Grösse. Für den ebenen Plattenkondensator
gilt
C = Q V = σA
Ed = ɛ 0EA
Ed
= ɛ 0A
d
A
+q
-q
Abbildung 5.3: Das elektrische Feld
eines Plattenkondensators endlicher
Ausdehnung.
Die beiden geladenen Platten ziehen sich natürlich wegen der Coulombkraft an. Mit Hilfe der in
der Vorlesung demonstrierten Thomsonwaage kann die Kraft gemessen werden.
Entgegengesetzte Flächenladungen und damit verbundene Potentialdifferenzen treten, genau
wie beim Plattenkondensator, auch an den Membranen lebender Zellen auf. Sie spielen beim
Transport von Ionen, d. h. beim Stoffwechsel der Zelle, aber auch für die elektrische Aktivität
von Muskel- und Nervenzellen eine zentrale Rolle.
5.2.7 Leiter in elektrischen Feldern
Das Verhalten von Materialien in elektrischen Feldern erlaubt es uns, sie grob in zwei Klassen
einzuteilen, nämlich Leiter und Isolatoren (Nichtleiter). In einem Leiter sind die Ladungen frei
beweglich, wie z. B. die Elektronen in Metallen oder die Ionen in Elektrolyten). In Isolatoren
können die Ladungen nur wenig aus ihrer Ruhelage, an die sie elastisch durch innneratomare
oder innnermolekulare K¨rafte gebunden sind, verschoben werden.
Leiter: Gute Leiter oder Konduktoren sind z. B. Metalle. In einem elektrischen Feld bewegen
sich die freien Ladungen, Es fliesst ein Strom. Eine statische Situation mit ruhenden Ladungen
erhalten wir nur, wenn sich die gegenseitigen Kräfte der einzelnen Ladungen untereinander kompensieren.
Diese Bedingungen führen dazu, dass die überschüssigen Ladungen sich gleichmässig
auf die Oberfläche verteilen, dass das elektrische Feld im Inneren des Leiters verschwindet, und
aussen senkrecht auf der Leiteroberfläche steht (siehe Abbildung 5.4).
Leiteroberflächen sind Äquipotentialflächen des elektrostatischen Feldes.
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