el_Arbeit

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Arbeit im homegenen elektrischen Feld

Allgemein gilt die Formel $W = F \cdot s$ für die mechanische Arbeit. Diese Formel kann man auf das Beispiel im homogenen Feld übertragen:

$W_{el} = F_{el} \cdot d$ mit $E = \frac{F_{el}}{Q}$ oder umgestellt: $F_{el} = E \cdot Q$

Einsetzen in die Gleichung für die mechanische Arbeit liefert dann:

W_{el} = E \cdot Q \cdot d

Skizze zur Arbeit im homogenen elektrischen Feld

Skizze: Arbeit im homogenen elektrischen Feld bei paralleler Bewegung von A.N.

Wird eine Probeladung in ein homogenes Feld (elektrisches Feld) gehalten, so verrichtet das elektrische Feld Arbeit. Für den Betrag gilt:

W_{el} = E \cdot Q \cdot d

Wird eine Probeladung quer (90°) durch den elektrischen Feld befördert, beträgt die Arbeit.

W_{el} = 0

Dabei ist die Arbeit wegunabhängig.

Skizze zur Arbeit im homogenen elektrischen Feld bei senkrechter Bewegung

Skizze: Arbeit im homogenen elektrischen Feld bei senkrechter Bewegung von A.N.

Bei einer schrägen Bewegungen kann man den Weg in zwei Komponenten zerlegen:
s_|| parallel zu den Feldlinien und s_⊥ senkrecht zu den Feldlinien.

Skizze zur Arbeit im homogenen elektrischen Feld bei schräger Bewegung

Skizze: Arbeit im homogenen elektrischen Feld bei schräger Bewegung von A.N.

Mit

s_{||} = s \cdot \cos α

ergibt sich:

W_{el} = E \cdot Q \cdot s \cdot \cos α

Dividiert man die elektrische Arbeit durch die Ladung, so erhält man eine Konstante, die unabhängig von der Ladung ist:

\frac{W_{el}}{Q} = U = Konstant

Die so erhaltene Größe ist die elektrische Spannung.

Mit Hilfe dieser Gleichung kann man die elektrische Feldstärke im Plattenkondensator berechnen:

U = \frac{E \cdot Q \cdot d}{Q} ∣ : d

also

E = \frac{U}{d}

Der gesamte Text ist von A.N. erstellt worden.

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