Die Feldstärke als gerichteter Ortsfaktor - Versionsgeschichte

Annette.Hug: /* Messen der Feldstärke eines Kondensators */

2022-10-18T14:17:00Z

‎Messen der Feldstärke eines Kondensators

Patrick.Nordmann am 27. Juni 2017 um 16:43 Uhr

2017-06-27T16:43:39Z

Patrick.Nordmann: Änderung 13184 von Patrick.Nordmann (Diskussion) rückgängig gemacht.

2017-06-20T19:10:11Z

Änderung 13184 von Patrick.Nordmann (Diskussion) rückgängig gemacht.

Patrick.Nordmann: /* Vermessung eines Magnetfeldes */

2017-06-20T19:09:29Z

‎Vermessung eines Magnetfeldes

Patrick.Nordmann: /* Vermessung eines Magnetfeldes */

2017-06-20T15:49:08Z

‎Vermessung eines Magnetfeldes

Patrick.Nordmann am 20. Juni 2017 um 15:43 Uhr

2017-06-20T15:43:43Z

Patrick.Nordmann: /* Vermessung eines Magnetfeldes */

2017-06-20T15:40:43Z

‎Vermessung eines Magnetfeldes

Patrick.Nordmann am 20. Juni 2017 um 15:38 Uhr

2017-06-20T15:38:25Z

Patrick.Nordmann: /* Vermessung eines elektrischen Feldes */

2017-06-01T07:47:43Z

‎Vermessung eines elektrischen Feldes

Patrick.Nordmann: /* Messen der Feldstärke eines Kondensators */

2017-03-09T17:51:44Z

‎Messen der Feldstärke eines Kondensators

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 \Rightarrow & F_e & \approx & F_g \, \frac{a}{l} = m\, g \, \frac{a}{l} \\
              &     & = & 0{,}51\!\cdot\! 10^{-3}\rm kg \cdot 9{,}8\frac{N}{kg} \, \frac{2\,\rm cm}{40\,\rm cm} \\
-             &     & = & 2{,}499\!\cdot\! 10^{-3}\rm N  \approx 2{,}5\,\rm mN\\
+             &     & = & 2{,}499\!\cdot\! 10^{-4}\rm N  \approx 0{,}25\,\rm mN\\
 \end{array}
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 Der Quotient aus Kraft und Ladung ist die Feldstärke:
-:<math>E=\frac{F}{q}=\frac{2{,}499\!\cdot\! 10^{-3}\rm N}{1\!\cdot\! 10^{-9}\rm C}=249900 \,\rm \frac{N}{C}</math>
+:<math>E=\frac{F}{q}=\frac{2{,}499\!\cdot\! 10^{-4}\rm N}{1\!\cdot\! 10^{-9}\rm C}=249900 \,\rm \frac{N}{C}</math>
 ==[[Aufgaben zu den Grundlagen über Felder#Feldstärke|Aufgaben]]==

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 charge is reversed." ([http://en.wikisource.org/wiki/A_Treatise_on_Electricity_and_Magnetism/Part_I/Chapter_I Maxwell: A Treatise on Electricity and Magnetism, Chapter One, Description of phenomena, <nowiki>[44]</nowiki> ])
-BAUSTELLE: (Oder Ladung gleichmäßig in Kugelform verteilt.) Verweis auf Berechnung mit dem Feldfluß "Das Außenfeld einer homogen
+BAUSTELLE: (Oder Ladung gleichmäßig in Kugelform verteilt.) Verweis auf Berechnung mit dem Feldfluss "Das Außenfeld einer homogen
 geladenen Kugel ist gleich dem einer Punktladung im Mittelpunkt der Kugel ([http://www.physik.uni-wuerzburg.de/einfuehrung/SS06/06%20Feldberechnungen.pdf])"</ref>.
 Daher betrachtet man den Grenzwert für immer kleinere Ladungen.
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 '''Beobachtung'''
-*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
+*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluss eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
 *Verkleinert man die Ladung des Nordpols immer weiter, so wird das zu untersuchendende Magnetfeld immer weniger gestört. Dabei bleibt aber das Verhältnis von Kraft und magnetischer Ladung konstant.
 *Die Kraft pro magnetischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.

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 '''Beobachtung'''
-*Bei der doppelten Probeladung misst man die doppelte Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
+*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
 *Verkleinert man die Ladung des Nordpols immer weiter, so wird das zu untersuchendende Magnetfeld immer weniger gestört. Dabei bleibt aber das Verhältnis von Kraft und magnetischer Ladung konstant.
 *Die Kraft pro magnetischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.

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 '''Beobachtung'''
-*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
+*Bei der doppelten Probeladung misst man die doppelte Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
 *Verkleinert man die Ladung des Nordpols immer weiter, so wird das zu untersuchendende Magnetfeld immer weniger gestört. Dabei bleibt aber das Verhältnis von Kraft und magnetischer Ladung konstant.
 *Die Kraft pro magnetischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.

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 '''Beobachtung'''
-*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der felderzeugenden Ladung zu unterscheiden.</ref>
+*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math><ref name="kleinbuchstabe">Die Probeladung wird mit einem kleinen Buchstaben notiert, um sie von der [[Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes|felderzeugenden Ladung]] zu unterscheiden.</ref>
 *Verkleinert man die Ladung des Nordpols immer weiter, so wird das zu untersuchendende Magnetfeld immer weniger gestört. Dabei bleibt aber das Verhältnis von Kraft und magnetischer Ladung konstant.
 *Die Kraft pro magnetischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.

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 '''Beobachtung'''
-*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim Q_m</math>
+*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q_m</math>
 *Verkleinert man die Ladung des Nordpols immer weiter, so wird das zu untersuchendende Magnetfeld immer weniger gestört. Dabei bleibt aber das Verhältnis von Kraft und magnetischer Ladung konstant.
 *Die Kraft pro magnetischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.
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 :{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|
-Die Feldstärke des Magnetfeldes ist der Ortsfaktor <math>\vec H=\frac{\vec F}{Q_m} \quad  \left(\Leftrightarrow \vec F= Q_m\ \vec H \right)</math>
+Die Feldstärke des Magnetfeldes ist der Ortsfaktor <math>\vec H=\frac{\vec F}{q_m} \quad  \left(\Leftrightarrow \vec F= q_m\ \vec H \right)</math>
 mit der Einheit <math>[ \vec H] = {\rm \frac{1\, N}{1\, Wb} = \frac{1\, N}{1\, V\,s} = \frac{A}{m}}</math>.
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 '''Beobachtung'''
-*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim Q</math>
+*Bei der halben Probeladung misst man die halbe Kraftwirkung:  <math>F \sim q</math>
 '''Erklärung'''
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 :{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
 |style="vertical-align:top;"|
-Die Feldstärke des elektrischen Feldes ist der Ortsfaktor <math>\vec E =\frac{\vec F}{Q} \quad  \left(\Leftrightarrow \vec F= Q\ \vec E \right)</math>
+Die Feldstärke des elektrischen Feldes ist der Ortsfaktor <math>\vec E =\frac{\vec F}{q} \quad  \left(\Leftrightarrow \vec F= q\ \vec E \right)</math>
 mit der Einheit <math>[\vec E]=\mathrm{ \frac{1\, N}{1\, C} = \frac{1\, N}{1\, A\,s} = \frac{1\, V}{1\, m} }</math>.
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 Die Rasierklinge hängt nach der Berührung mit einer Platte nicht mehr senkrecht nach unten, sie nähert sich der anderen Platte.
-Mit einem Messverstärker bestimmt man die auf der Klinge sitzende Ladung zu <math>Q= 1\,\rm nC</math>.
+Mit einem Messverstärker bestimmt man die auf der Klinge sitzende Ladung zu <math>q= 1\,\rm nC</math>.
 <br/>Mit Hilfe einer Schattenprojektion bestimmt man die Fadenlänge zu <math>l=40\,\rm cm</math> und die Auslenkung zu <math>a=2\,\rm cm</math>.
 <br/>Mit einer Waage bestimmt man die Masse der Klinge zu <math>m= 0{,}51\,\rm g</math>.
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 Der Quotient aus Kraft und Ladung ist die Feldstärke:
-:<math>E=\frac{F}{Q}=\frac{2{,}499\!\cdot\! 10^{-3}\rm N}{1\!\cdot\! 10^{-9}\rm C}=249900 \,\rm \frac{N}{C}</math>
+:<math>E=\frac{F}{q}=\frac{2{,}499\!\cdot\! 10^{-3}\rm N}{1\!\cdot\! 10^{-9}\rm C}=249900 \,\rm \frac{N}{C}</math>
 ==[[Aufgaben zu den Grundlagen über Felder#Feldstärke|Aufgaben]]==

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 *Die Kraft pro elektrischer Ladung ("normierte Kraftwirkung") ist also nur vom Ort abhängig und ein Maß für die Stärke des Feldes.
 :{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|style="vertical-align:top;"|
 Die Feldstärke des elektrischen Feldes ist der Ortsfaktor <math>\vec E =\frac{\vec F}{Q} \quad  \left(\Leftrightarrow \vec F= Q\ \vec E \right)</math>
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 Sie gibt die normierte Kraftwirkung auf ein Coulomb elektrische Ladung an.
 |}

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 ===Messen der Feldstärke eines Kondensators===
 '''Aufbau'''[[Datei:Versuch Feld elektrisch Kondensator Probekörper.jpg|thumb|]]
-Ein Kondensator wird an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. In seinem elektrischen Feld hängt eine bifilar aufgehängte Rasierklinge. Man berührt dann mit der Klinge mit eine der Kondensatorplatten und läßt die Klinge wieder frei hängen.
+Ein Kondensator wird an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. In seinem elektrischen Feld hängt eine bifilar aufgehängte Rasierklinge. Man berührt dann mit der Klinge eine der Kondensatorplatten und läßt die Klinge wieder frei hängen.
-−
-Die Rasierklinge
 '''Beobachtung und Messung'''
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 Die Rasierklinge hängt nach der Berührung mit einer Platte nicht mehr senkrecht nach unten, sie nähert sich der anderen Platte.
-Mit einem Messverstärker bestimmt man die auf der Klinge sitzende Ladung zu <math>Q= 1{,}3\,\rm nC</math>
+Mit einem Messverstärker bestimmt man die auf der Klinge sitzende Ladung zu <math>Q= 1\,\rm nC</math>.
-<br/>Mit Hilfe einer Schattenprojektion bestimmt man den Auslenkungswinkel der Fäden zu <math>\alpha= 4^\circ</math> und mit einer Waage die Masse der Klinge <math>m= 2{,}3\!\cdot\! 10^{-3}\rm kg</math>.
+<br/>Mit Hilfe einer Schattenprojektion bestimmt man die Fadenlänge zu <math>l=40\,\rm cm</math> und die Auslenkung zu <math>a=2\,\rm cm</math>.
 '''Ergebnis'''
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 <math>
 \begin{array}{rrcl}
-& \frac{F_e}{F_g} & = & \tan \alpha\\
+& \frac{F_e}{F_g} & = & \tan \alpha \approx \frac{a}{l} \qquad |\cdot F_g\\
-\Rightarrow & F_e & = & m\, g \, \tan \alpha =  2{,}3\!\cdot\! 10^{-3}\rm kg \cdot 10\frac{N}{kg} \cdot 0{,}0699 =  0{,}023\,\rm N \cdot 0{,}0699 = 1{,}6\,\rm mN
+\Rightarrow & F_e & \approx & F_g \, \frac{a}{l} = m\, g \, \frac{a}{l} \\
 \end{array}
 </math>
 Der Quotient aus Kraft und Ladung ist die Feldstärke:
-<math>E=\frac{F}{Q}=\frac{1{,}6\,\rm mN}{1{,}3\,\rm nC}=1230000 \,\rm \frac{N}{C}</math>
+:<math>E=\frac{F}{Q}=\frac{2{,}499\!\cdot\! 10^{-3}\rm N}{1\!\cdot\! 10^{-9}\rm C}=249900 \,\rm \frac{N}{C}</math>
 ==[[Aufgaben zu den Grundlagen über Felder#Feldstärke|Aufgaben]]==