Die elektrische Ladung
Formelzeichen: Q, q
SI: C = A*s
Das elektrische Feld
Formelzeichen: E
E(x) = F(z)/q
Protonen
q = +e
Neutronen
q = 0
Elektronen
q = -e
Naturkonstante: e
e: elementary charge
e = 1,602 *10^(-19)
Raumladungsdichte
charge density
SI: A*s*m^(-3)
p(r) = dQ/dV <=> Q = [ p(r) dV
Wie heißt ein ungleich geladener Körper
polarisierter Körper
Wie heißt ein isolierendes Material, welches quasi permanent elektrische Ladung enthält
Elektret
Eigenschaften geladener Körper
Sie üben Kräfte aufeinander aus:
ungleichnamige Ladungen ziehen sich an
gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
Prinzip der probeladung/ Punktladung
Wenn man über den Raum verteilt Kräfte bzw. Kraftwirkungen beaobachtet, für die es keine rein mechanische Erklärung gibt, spricht man von einem Feld.
elektrostatisches Feld
E-Feld
Die Kraft ist eine vektorielle Größe
-> Vektorfelder
Bei Temperaturverteilung
Skalarfeld
Die Kraft F
F ~ 1/r^2
F~ (Q1*Q2)/r^2
Beschreibung des Raumes, unabhängig von der Probeladung
führt zum E-Feld
E(x) = F(x)/q
ESD
electrostatic discharge
EMV oder EMC
elektromagnetische Verträglichkeit
Störfestigkeit von Geräten
immunity
Leiter
Engli. : conductors
Materialien, die bewegliche Materialien enthalten Metalle sind Leiter
Halbleiter
Semiconductors
besitzen freie Elektronen und/oder sogenannte Defektelektronen (Löcher), welche positiv sind.
Elektrolyte
Ionen, können negativ oder positiv sein
Nichtleiter
Engli.: insulator
Materialien, die keine beweglichen Elektronen enthalten
Leiter unter Einfluss eines elektrischen Feldes
Freie Ladungen erfahren:
Kraft (Vektor F)
Werden Beschleunigt gemäß F = m*a
erreichen eine mittlere Geschwindigkeit, da laufend abgebremst wird das Atomgitter
Folge: Im Leiterfließt ein Ladungsstrom
elektrischer Strom
Berechnung eines Stromes I
I = Q/t
Ladungen und Fließrichtung
Dabei Vorzeichen der Ladungen und Zählrichtung des Stromes beachten
negative Ladung tragen negativ bei
positive Ladung tragen positiv bei
Anzahl der Elektronen
kne = (I*t)/e
kn ist dimensionslos , weil es ein Skalar ist
Elektrischer Fluss
phi = {D dA
Wirkungen des elektrischen Leiters
a) Stromdurchflossene Leiter erwärmen sich
-> erwünscht bei Heizungen
b) elektrischer Strom verursacht ein magnetisches Feld
-> Stromdurchflossene Leiter üben kräfte aufeinander aus
c) wirkt verändernd (Elektrolyte)
d) beeinflusst die Eigenschaft von Halbleitern (wird in ElBA behandelt)
Marenius Gesetz
10 Kelvin hoch 0.5 Lebensdauer
Die Stromdichte
Stromdichte = Strom/Querschnitt
Falls Stromrichtung und eine ebene Fläche überall auf der Fläche senkrecht zueinander stehen und die Stromdichte überall auf der Fläche den gleichen Wert hat.
S=I/A [A = Fläche]
Genauer:
Aus I = S*A wird
I = {{ vektor s dt Skalarprodukt
Zählfeil
(erweitern)
ungleich Vektorpfeil
Rohϱϱϱ
ϱ
Roh
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