Widerstand und Kapazität

elektrische Ladung

• Video 7:30

Die elektrische Ladung ist eine bipolare mengenartige Grösse, d.h. die Ladung kann gespeichert und transportiert werden. Zudem kann die Ladung eines Körpers kleiner als null werden. Das entsprechende Vorzeichen ist von Benjamin Franklin festgelegt worden, nachdem er mit elektrosatatischen Experimenten gezeigt hat, dass die Ladung in einem abgeschlossenen System erhatlen bleibt. Die elektrische Ladung wird in Coulomb (C) gemessen und mit dem Formelzeichen Q bezeichnet. Die elektrische Ladung erzeugt ein elektrisches Feld. Das hat zur Folge, dass ein geladener Körper gegenüber der Umgebung ein elektrisches Potential besitzt. Das elektrische Potential wird in Volt (V) gemessen und mit dem Formelzeichen φ bezeichnet. Das Potential eines elektrostatisch geladenen Körpers beträft oft einige Kilovolt. Die Kapazität (Formelzeichen C, Einheit Farad (F))beschreibt den Zusammenhang zwischen der elektrischen Ladung, die auf einen Körper gebracht wird, und dem Potential, das dadaurch aufgebaut wird. Die Kapazität ist als Verhältnis von Ladung pro Potential definiert

[math]C=\frac{Q}{\phi}[/math]

Aus dieser Definitionsgleichung für die Kapazität folgt, dass ein negativ geladener Körper ein negatives Potential besitzt. Diese grundlegenden Beziehungen lassen sich gut im Flüssigkeitsbild darstellen.

elektrischer Strom

• Video 5:56

Verbindet man zwei geladene Körper leitend miteinander, fliesst solange eine elektrischer zwischen den Körpern bis die beiden Potentiale gleich gross sind. Die Richtung des elektrischen [Strom|Stromes] ist durch die Wahl des Vorzeichens für die elektrische Ladung festgelegt. Würde man das Vorzeichen der elektrischen Ladung umdrehen, flössen alle elektrischen Ströme auf die andere Seite. Der Wert des Potentials am Schluss dieses Aufgleichsprozesses wird mit einer Formel berechnet, die man direkt dem Flüssigkeitsbild entnehmen kann

[math]\phi_{End}=\frac{Q_1+Q_2}{C_1+C_2}[/math]

Ersetzt man die elektrische Ladung über das kapazitive Gesetz durch Kapazität mal Potential, folgt

[math]\phi_{End}=\frac{C_1\phi_1+C_2\phi_2}{C_1+C_2}[/math]

Die Stärke des elektrischen Stromes wird in Ampère (A) gemessen und mit I bezeichnet.

Widerstand

• Video 9:24

Energie

• Video 5:26

Leistung

• Video 6:03

zugeordneter Energiestrom

• Video 9:23

Materialien

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