Physik Elektrodynamik – Potenzial und Spannung
Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Wie ist das elektrische Potenzial φ an einem Punkt definiert? · Welche Einhe…
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14 KartenWie ist das elektrische Potenzial φ an einem Punkt definiert?
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Das elektrische Potenzial φ ist die potentielle Energie E_pot einer Testladung q geteilt durch diese Ladung: φ = E_pot / q.
Welche Einheit hat das elektrische Potenzial und nach wem ist sie benannt?
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Die Einheit ist Volt (V), benannt nach Alessandro Volta; 1 V = 1 J/C (Joule pro Coulomb).
Was beschreibt die elektrische Spannung U zwischen zwei Punkten A und B?
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Spannung U ist die Potentialdifferenz φ_A - φ_B und gibt die Arbeit an, die pro Ladung beim Verschieben von A nach B verrichtet wird.
Wie berechnet man die Spannung aus der verrichteten Arbeit W und der transportierten Ladung Q?
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Die Spannung beträgt U = W / Q; sie ist die spezifische Arbeit pro transportierter Ladungseinheit.
Wie lautet das Potenzial einer punktförmigen Ladung Q im Abstand r?
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φ(r) = (1 / 4πε₀) · (Q / r), wobei ε₀ die elektrische Feldkonstante ist; das Potenzial fällt proportional zu 1/r.
Was sind equipotenzielle Flächen und wie verlaufen sie zur elektrischen Feldstärke?
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Equipotenzielle Flächen verbinden Punkte gleichen Potenzials; sie stehen überall senkrecht auf den Feldlinien der elektrischen Feldstärke E.
Wie hängen elektrische Feldstärke E und Potentialgefälle zusammen?
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E ist der negative Gradient des Potenzials: E = -∇φ; die Feldstärke zeigt in Richtung des steilsten Potentialabfalls.
Wie berechnet man die Spannung in einem homogenen elektrischen Feld der Stärke E über die Strecke d?
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Für parallele Feldlinien und Verschiebung parallel zum Feld gilt U = E · d; die Spannung ist proportional zur Plattenabstand bei konstantem E.
Welche Spannung liegt an einem Plattenkondensator mit Plattenabstand d und Feldstärke E?
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U = E · d; bei bekannter Kapazität C und Ladung Q gilt zusätzlich U = Q / C.
Warum ist das elektrische Potenzial nur bis auf eine additive Konstante definiert?
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Nur Potentialdifferenzen (Spannungen) sind physikalisch messbar; der Nullpunkt (Referenzpotenzial) kann willkürlich gewählt werden, oft bei Unendlich oder Erde.
Wie verhält sich das Gesamtpotenzial bei mehreren Ladungen (Superpositionsprinzip)?
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Das Gesamtepotenzial ist die algebraische Summe der Einzelpotenziale: φ_ges = Σ φ_i, da Potenziale Skalare sind und sich vorzeichenbehaftet addieren.
Was ist ein Elektronenvolt (eV) und wie hängt es mit Joule zusammen?
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1 eV ist die kinetische Energie, die ein Elektron beim Durchlaufen von 1 V Spannung gewinnt: 1 eV = 1,602 · 10⁻¹⁹ J.
Wie misst man die Spannung zwischen zwei Punkten in einer Schaltung?
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Ein Voltmeter wird parallel zum Bauelement oder den zwei Punkten geschaltet; ideales Voltmeter hat unendlich großen Innenwiderstand.
Worin besteht der Unterschied zwischen elektrischem Potenzial φ und Spannung U?
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Potenzial φ ist ein Skalarfeld, das jedem Raumpunkt einen Wert zuordnet; Spannung U ist die Differenz zweier Potenziale und damit ein Maß für die treibende Kraft zwischen zwei Punkten.