Physik Grundlagen

Möchte man das Coulombsches Gesetz in Worten beschreiben, dann besagt es, dass der Betrag dieser Kraft proportional zum Produkt der beiden Ladungsmengen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der Kugelmittelpunkte ist. Klingt etwas kompliziert, letztendlich sollte man sich aber zumindestens die Formel merken:

wobei q1 und q2 zwei jeweils kugelsymmetrisch verteilte Ladungsmengen, r der Abstand zwischen deren Mittelpunkten und  die elektrische Feldkonstante sind.

Aufpassen muss man auf das Vorzeichen der Ladung, denn je nach Vorzeichen wirkt die Kraft anziehend oder aber abstoßend.

Die Stromstärke ist der Quotient aus der fließenden Ladung und der Zeit. Die Stromstärke gibt also an, wieviel Ladung in einer bestimmten Zeit fließt. Man kann sich das ganze wie eine Autobahnbrücke vorstellen, auf der jemand steht und die Anzahl an durchfahrenden Autos in einer bestimmten Zeit zählt. Die „Stromstärke“ wäre in diesem Fall die Zahl der Fahrzeuge pro Zeiteinheit. Demnach ergibt sich für die Stromstärke folgende Gleichung:

Die elektrische Feldstärke gibt an, wie groß die Kraft F auf eine Ladung Q im elektrischen Feld ist. Die Abkürzung der elektrischen Feldstärke ist der große Buchstabe: „E“ und die Si-Einheit ist N/C (Newton pro Coulomb) oder V/M (Volt pro Meter).

Mit elektrischen Feldlinien wird das elektrische Feld visualisiert, um sein Verständnis zu erleichtern. Elektrische Feldlinien beginnen immer bei einer positiven Ladung und enden bei einer negativen Ladung oder im Unendlichen. Feldlinien schneiden sich niemals.

Auf Leiter enden elektrische Feldlinien immer senkrecht auf Oberflächen. Warum das so ist, wird hier ausführlich erklärt.

Im elektrischen Feld werden auf elektrische Ladungen Kräfte ausgeübt. Auffindbar ist ein elektrisches Feld beispielsweise im Raum um einen elektrisch geladenen Körper. Dabei kann ein Körper positiv oder negativ geladen sein.

Ich bin gerade auf einen interessanten Artikel bei SPON gestoßen – Paralleluniversen: Man lebt nur x-mal. Da wird eine These der theoretischen Physik vorgestellt, in der behauptet wird, dass kein Universum, sondern ein Multiversum existiert. So soll es nach dieser These möglich sein, dass irgendwo eine parallel Welt zu dieser Welt existiert, auf der sogar Doppelgänger von uns leben könnten. Und nicht nur das: „Alles existiert, was nicht von den Naturgesetzen verboten ist,“ sagt Vilenkin. So könnte es Auto fahrende Dinosaurier geben und vieles mehr. Lest euch den Artikel einfach mal durch.

Auch in der Elektrizitätslehre gibt es einige Abkürzungen. Hier sind einige von ihnen Aufgeführt. Kein Gewähr auf Vollständigkeit, sollte etwas fehlen, einfach in den Kommentaren darauf hinweisen.

• Q – Elektrische Ladung – Einheit 1 C (Coulomb)
• I – Stromstärke – Einheit 1 A (Ampere)
• q – Ladung von einem Elektron
• F(E) – Elektrische Kraft (Feldkraft) – Einheit N (Newton)  / F steht für allgemeine Kraft, bei der Elektrizitätslehre geht man bei einem F aber von der elektrischen Kraft aus
• Wü – Überführungsarbeit – Einheit J (Joule)
• U – Elektrische Spannung – Einheit V (Volt)
• E – Elektrisches Feld (Elektrische Feldstärke)
  
• ε –Elektrische Feldkonstante

Das Feldlinien immer senkrecht auf Oberflächen von Leitern enden hat einen bestimmten Grund, der nachfolgend begründet werden soll.

Geht man einfach einmal davon aus, dass eine Feldlinie nicht senkrecht, sondern schräg auf die Oberfläche stehen würde, würde folgendes passieren:

• Eine dort sitzende Ladung erfährt eine schräg liegende Kraft F1
• Gleichzeitig verschiebt ihre Komponente F2 (parallel zur Oberfläche) die Ladung, sprich es wirkt auf die Ladungen in der Nähe der Oberfläche eine Kraft parallel zur Oberfläche
• Dies dauert so lange (geht sehr schnell), bis F2=0 ist und damit die Feldlinie senkrecht zur Oberfläche steht

Wenn Feldlinien senkrecht auf Leiteroberflächen enden, spricht man auch von einem elektrostatischen Gleichgewicht.

Diskussion zum Verständnis der Thematik:
http://matheraum.de/forum/Feldilen_-_warum_senkrecht/t443044

Feldlinien Richtung Aufgabe:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/musteraufgaben/01elektrfeld/feldlinie/feldlinie.htm

Anbei ein paar Links zu Aufgaben mit Lösungen zur physikalischen Leistung.

• Mechanische Leistung – Musteraufgaben
• Aufgaben zu Arbeit, Energie, Leistung und Wirkungsgrad

Laut Definition ist die Leistung das Ergebnis aus der Division von Arbeit durch Zeit:

Dabei muss man sich natürlich noch einmal vor Auge führen, was die Arbeit (W) überhaupt ist:

Aus diesem Wissen ergibt sich eine neue Formel für die Leistung. Statt die Arbeit direkt einzusetzen, greift man auf die Definition der Arbeit zurück:

Und was ist Δ s / Δ t ? Genau die Geschwindigkeit (v)! Damit ergibt sich letztendlich folgende Formel für die Leistung:

Je nach Aufgabenstellung und der damit entsprechenden Angaben sucht man sich die passende Formel aus.