Modelle und Erfahrungssätze der Physik: Elektrodynamik

Hallo hier mal für alle Physikstudenten und Leistungskursler eine kleine Übersicht zu Modellen und Erfahrungssätzen der Elektrodynamik, mit der ihr so ziemlich die wichtigsten Grundfakten auf einen Haufen habt:


Kenngröße der Elektrostatik:

Stromstärke: Die Stromstärke ist ein Maß für den Ladungstransport.
Spannung: Die Spannung ist ein Maß für den Ladungsunterschied zwischen 2 Körpern und gibt die Stärke des Antriebes an.
Ladung: Die elektrische Ladung eines Körpers gibt an, wie groß der Elektronenmangel oder der Elektronenüberschuss ist.
Widerstand: Der Elektrische Widerstand ist ein Maß für die Behinderung des elektrischen Stromes.


Elektrische Feld:
Das elektrische Feld kennzeichnet den besonderen Zustand des Raumes um Ladungen. Bei ruhenden elektrischen Ladungen spricht man vom elektrostatischen Feld. Je dichter die elektrischen Feldlinien verlaufen, desto größer ist das elektrische Feld.
Die elektrische Feldstärke kann die Stärke des elektrischen Feldes an ausgewählten Orten beschreiben.

Magnetische Feld:
Das magnetische Feld kennzeichnet den Zustand des Raumes um Magnete und stromdurchflossene Leiter. Ein magnetostatisches Feld ist ein zeitlich konstantes Magnetfeld. Magnetfelder sind quellenfrei. Jede bewegte Ladung besitzt ein Magnetfeld
Denkmodell Dauermagnet:
Ein Dauermagnet besteht aus der Ausrichtung vieler einzelner Elementarmagneten. Somit gibt es keine einzelnen Magnetpole. Der Magnetismus kann aufgehoben werden.
Die Anziehungskräfte längs eines Stabmagnetes sind unterschiedlich.

Magnetische Flussdichte:
Die magnetische Flussdichte ist ein Maß für sie Stärke des Magnetfeldes.

LORENTZ-Kraft:
Die LORENTZ-Kraft ist die Kraft, die auf einzelne bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld wirkt (Rechte-Hand-Regel, BIF).

Die elektromagnetische Induktion:
Definition: Die Erscheinung, dass zwischen den Enden eines Leiters bei Bewegung im Magnetfeld oder bei Änderung des Magnetfeldes eine Spannung entsteht, wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet.
Induktionsgesetz: In einer Spule wird eine Spannung induziert, solange sich das ihr umgebende Magnetfeld zeitlich ändert. Diese Spannung ist umso größer, je schneller dieser Vorgang abläuft.

LENZ’sches Gesetz: Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt. Es beschreibt die Wirkung des Energieerhaltungssatzes bei Induktionsvorgängen.

Selbstinduktion:
Eine Spule bzw. ein Leiter befindet sich im eigenen veränderlichen Magnetfeld, sodass eine Spannung induziert wird (Spulen während des Ein- und Ausschaltens; Spulen im Wechselstrom).

Wechselstrom:
Der Wechselstrom ist ein Strom, welcher periodisch seine Richtung wechselt.

Wechselspannung:
Die Wechselspannung ist eine sich periodisch wechselnde Spannung.

Frequenz und Kreisfrequenz:
Die Frequenz ƒ des Wechselstrom gibt an, wie viele Perioden je Sekunde durchlaufen werden.
Die Kreisfrequenz ω ist ein Maß für die Schnelligkeit der Änderung der Stromstärke bzw. Spannung.

Bändermodell:
Das Bändermodell ist ein Modell für die Energiezustände von Elektronen in einem Festkörper.

Valenzband: Das Valenzband entspricht dem energetischen Zustand der gebundenen Außenelektronen.
Leitungsband: Das Leitungsband entspricht dem energetischen Zustand wanderungsfähiger Elektronen.



Elektromagnetisches Feld:
Ein elektromagnetisches Feld ist der Zustand eines Raumes, in dem elektrische und magnetische Felder existieren, die untrennbar miteinander verknüpft sind und sich wechselseitig bedingen.

Elektromagnetische Schwingung:
Eine elektromagnetische Schwingung ist die zeitlich periodische Änderung der Stärke des elektrischen und des magnetischen Feldes an einem vorgegeben Ort.

Elektromagnetische Welle:
Eine elektromagnetische Welle ist eine elektromagnetische Welle, welche sich im Raum ausbreitet. Diese ist eine Transversalwelle, welche sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet: c = λ * ƒ .

HERTZ’sche Wellen:
HERTZ’sche Wellen sind elektromagnetische Wellen, die von Dipolen abgestrahlt werden. Sie breiten sich geradlinig gleichförmig unter einheitlichen Bedingungen aus.

Dipol:
Ein offener Schwingkreis mit kleiner Induktivität und Kapazität wird als Dipol bezeichnet.

Eigenschaften HERTZ’scher Wellen:

Durchdringungsfähigkeit: HERTZ’sche Wellen durchdringen Isolatoren, aber keine Metalle.
Reflexion: HERTZ’sche Wellen werden an der Oberfläche elektrischen Leitern (Metalle) reflektiert. Es gilt: α = α'.
Beugung: HERTZ’sche Wellen werden an scharfkantigen oder schmalen Hindernissen gebeugt.
Brechung: HERTZ’sche Wellen werden beim Übergang von einem Isolator in einem anderen gebrochen. Es gilt das Brechungsgesetz.
Interferenz: Bei der unabhängigen Überlagerung HERTZ’scher Wellen tritt Interferenz auf. Es sind die Interferenzformen Verstärkung und Abschwächung (Auslöschung ) möglich.
Polarisation: HERTZ’sche Wellen können zum Beispiel durch eine engmaschiges Gitter polarisiert werden.