Kräfte742/Elektrische Kräfte

<Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium Leipzig/Kraefte742

Grundwissen:

Definition:

Zwischen elektrisch geladenen Körpern wirken Kräfte. Gleichartig geladene Körper stoßen einander ab, ungleichnamig geladene Körper ziehen sich jedoch an.

Die Kraft zwischen geladenen Körpern hängt von Ladung der Körper und dem Abstand der Körper ab.

Durch Reiben lassen sich bestimmte Körper elektrostatisch aufladen.

Formelzeichen:

F →el

Einheit:

Coulomb

Formel:

F →el =Q·E

Mehr zur Formel und den Umrechnungszahlen

Das Coulombsche Gesetz:

Das coulombsche Gesetz oder Coulomb-Gesetz ist die Basis der Elektrostatik. Es umfasst das Wissen das alle geladenen Körper aufeinander Kräfte ausüben und, dass ungleichnamig geladene Körper sich anziehen, aber gleichnamig geladene Körper sich abstoßen.

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Elektrostatische Felder:

Das elektrische Feld ist für die menschlichen Sinne unsichtbar (Tiere und Elektrische Felder), wogegen die Wirkung erkennbar ist.

Ein Feldlinienbild

Bei Elektrischen Kraftfeldern ist der Abstand zur Quelle sehr wichtig, je kleiner die Entfernung von Quelle und Gegenstand desto stärker das elektrische Feld, das gleiche passiert dementsprechend andersherum wenn sich die Entfernung von Quelle und Gegenstand vergrößert.

Erzeugt wird es durch sich gegenseitig abstoßende oder anziehende Ladungen und beschreibt den Zustand eines bestimmten Raumes, um einen geladenen Körper.

Die Ladungen verlaufen immer positiv zu negativ, wie man im Beispiel gut erkennen kann. Außerdem kann man auch erkennen, dass sich Feldlinien nicht überkreuzen.

 Feldlinienbilder: An einem Feldlinienbild erkennt man, in welche Richtung die Kraft an den verschiedenen Stellen des Feldes auf einen geladenen Probekörper wirkt.

Elektrische Feldstärke:

Die physikalische Größe Elektrische Feldstärke beschreibt die Stärke und Richtung eines elektrischen Feldes, also die Fähigkeit dieses Feldes, Kraft auf Ladungen auszuüben.

Einheit: V/M = Volt pro Meter

Der Aufbau des Atoms:

Bestimmt weißt du schon, dass Stoffe aus Atomen bestehen. Oft stellt man sie sich wie kleine Kügelchen vor, aber um die elektrischen Erscheinungen erklären zu können, müssen wir uns die Atome genauer ansehen.

Jedes Atom besteht aus Hülle und Kern. Der kleine Atomkern befindet sich im inneren des Atoms. Er enthält NOCH kleinere Teilchen, die man Protonen nennt. Die Protonen sind positiv geladen, weshalb der Atomkern logischerweise auch positiv geladen ist.

Die Hülle des Atoms besteht aus Elektronen, die sich um den Kern bewegen und negativ sind.

Zwischen positivem Atomkern und negativer Hülle bestehen Anziehungskräfte, die das Atom fest zusammenhalten. Die Ladung ist gleichwertig, doch die Vorzeichen unterschiedlich. Momentan ist das Atom neutral, weil gleich viele Elektronen und Protonen im Atom enthalten sind.

Die Anzahl der Protonen und Elektronen ist gleich groß, doch beim intensiven Berühren von bestimmten Gegenständen (zum Beispiel ein Wolltuch und ein Kunststoffstab) werden von einigen Atomen Elektronen abgetrennt, die auf den anderen Gegenstand übergehen (Den Kunststoffstab) . Also haben die Atome des einen Gegenstandes (Der Kunststoffstab) mehr Elektronen als Protonen, und der andere Gegenstand (Das Wolltuch) hat mehr Protonen als Elektronen.
Das Wolltuch ist also insgesamt positiv und der Kunststoffstab negativ geladen.

Bei diesem Prozess erfolgt also zuerst die Ladungstrennung, also das Übergehen von den Elektronen, durch Reibung zum Beispiel. Nach dem Reiben ist dann auf dem Wolltuch Elektronenmangel, auf dem Kunststoffstab dagegen Elektronenüberschuss.