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Alexander Fufaev

Elektrische Kraft (Betrag)

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\[ F_{ \text{E} } ~=~ q \, E \]
Elektrische Kraft (Betrag)Info
Elektrische Kraft (Betrag)
Elektrische Kraft \( F_{\text{E}} \) SI-Einheit: \( \text{N} ~=~ \frac{\text{kg} \, \text{m}}{\text{s}^2} \) (Newton)

Es ist die Kraft, die eine Ladung in einem elektrischen Feld erfährt. Schmeißt Du also ein paar Ladungen (z.B. Elektronen, Protonen, ...) in ein elektrisches Feld, so werden diese Ladungen beschleunigt, und zwar durch die elektrische Kraft! Sie werden, je nachdem ob es sich um positive oder negative Ladungen handelt, entweder in Richtung der elektrischen Feldlinien (bei positiven Ladungen) oder entgegen der elektrischen Feldlinien (bei negativen Ladungen) beschleunigt.

Elektrische Ladung \( q \) SI-Einheit: \( \text{C} ~=~ \text{As} ~=~ \frac{\text{kg} \, \text{m}^2}{\text{V} \, \text{s}^2} \) (Coulomb)

von einem einzelnen Teilchen, wie z.B. von einem Elektron oder Proton.

Die Ladung bestimmt, in welche Richtung die elektrische Kraft zeigt - das siehst Du an ihrem Vorzeichen. Bei positiven Ladungen ist das Vorzeichen ein Plus - auf dieses Teilchen wirkt also eine Kraft in Richtung der elektrischen Feldlinien. Dies ist zum Beispiel bei Protonen, alpha-Teilchen oder positiv geladenen Ionen, wie \( \text{Na}^+ \). Bei negativen Ladungen ist das Vorzeichen ein Minus - auf dieses Teilchen wirkt also eine Kraft entgegen der elektrischen Feldlinien. Dies kannst Du zum Beispiel bei Elektronen beobachten.

Ein Elektron trägt eine negative Ladung \( q ~=~ -1.602 \cdot 10^{-19} \, \text{C} \). Ein Proton dagegen trägt eine positive Ladung: \( q ~=~ +1.602 \cdot 10^{-19} \, \text{C} \). Negative Ladungen haben ein Minus vor dem Wert der Ladung und positive Ladungen haben ein Plus.

Elektrische Feldstärke \( E \) SI-Einheit: \( \frac{\text V}{\text m} ~=~ \frac{\text{kg} \, \text{m}}{\text{A} \, \text{s}^3} \) (Volt pro Meter)

sagt Dir, wie groß die elektrische Kraft auf eine elektrische Ladung ist. Die Feldstärke wird durch Feldlinien veranschaulicht. Je dichter Feldlinien beieinander liegen, desto größer ist dort die Feldstärke, und desto größer ist die elektrische Kraft, die dort auf eine Ladung wirkt. Die Feldlinien zeigen Dir, in welche Richtung die elektrische Kraft zeigt. Sie können gerade sein, wie z.B. in einem Plattenkondenstaor. Dann zeigt die Kraft immer in dieselbe Richtung. Sie können aber auch gebogen sein; dann zeigt die Kraft in unterschiedliche Richtungen, je nachdem wo Du deine Ladung \(q\) platzierst.

Stelle die Formel nach der elektrischen Feldstärke um: \( E ~=~ \frac{F_{ \text{E} }}{q} \), wie Du siehst, ist sie "Kraft pro Ladung".

Während eines Gewitters zum Beispiel, herrschen eine sehr hohe Feldstärke zwischen der Erde und Wolken; sie erreicht Werte über \( 150 \, 000 \, \frac{\text V}{\text m} \).

Die elektrische Feldstärke, die ein geladenes Teilchen erzeugt (z.B. ein Elektron), lässt sich mit dem Coulombschen Gesetz ermitteln.

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