Physik fr Mediziner Zahnmediziner und Pharmazeuten n SS

Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten n SS 2000 18. -20. Vorlesung 2. 6. /5. 6. /6. 6. 2000 1 Prof. Dr. Alois Putzer Zurück zur ersten Seite

Plan : Nächste Vorlesungen n Heute: u. Elektrizität n Danach : u. Optik u. Röntgenstrahlung u. Radioaktivität u. Nuklearmedizin u. Elektromagnetische Wellen u. Tomographie, Laser, . . . 2 Zurück zur ersten Seite

Elektrostatik n n n Elektrische Kräfte bestimmen den Aufbau der Materie. Positive und negative Ladung Proton (+), Elektron (-) Elektrisch neutraler Zustand : Gleiche Zahl von positiven und negativen Bausteinen. Freie Ladung erhält man durch Trennung von negativen und positiven Ladungsträgern. Elektrostatik : Untersuchung von freien 3 ruhenden Ladungen. Zurück zur ersten Seite

Elektrische Kraft n n n Elektrische Kräfte gehen von Ladungen aus und wirken auf Ladungen. Ladung : 1 C= 1 As = 6, 242 1018 qe (Elektron) qe = 1, 602 10 -19 C Coulomb Gesetz (1785) 4 Zurück zur ersten Seite

Einheiten der Elektrizität n n n Strom : I : Ampere : A (Grundgröße) Ladung : Q: Coulomb : C = As Spannung : U : Volt : V = Nm/As Leistung : P : Watt : W = VA Energie : W : : Ws = VC = J 5 Zurück zur ersten Seite

Elektrisches Feld(1) n n n Jede elektrische Ladung ist immer von einem elektrischen Feld umgeben. Bringt man eine Probeladung q in elektrisches Feld, so wirkt die Coulombkraft auf diese. Damit erhalten wir für das elektrische Feld 6 Zurück zur ersten Seite

Elektrisches Feld (2) n n n Das elektrische Feld einer Punktladung: [E] = N/As = V/m Die Richtung des Feldvektors zeigt in die Richtung in die sich eine positive Probeladung bewegen würde. 7 Zurück zur ersten Seite

Feld einer Punktladung 8 Zurück zur ersten Seite

Feld zweier ungleicher Ladungen 9 Zurück zur ersten Seite

Feld zweier gleicher Ladungen 10 Zurück zur ersten Seite

Elektrisches Feld (3) n n n Richtung der Feldlinien = Richtung des elektrischen Feldes Dichte der Feldlinien ist proportional zur Stärke des elektrischen Feldes. Elektrische Feldlinien beginnen und enden immer auf Ladungen. Das elektrische Feld steht senkrecht auf einer Leiteroberfläche=> der Innenraum eines geschlossenen Leiters ist feldfrei (und damit ladungsfrei. ) Das elektrische Feld läßt sich abschirmen: 11 Faradaykäfig. Zurück zur ersten Seite

Elektrische Spannung(1) n n Verschiebung einer Ladung im elektrischen Feld erfordert, analog zur Bewegung einer Masse im Gravitationsfeld, die Arbeit W=F s = q E (r 1 - r 2) = q U 12 Die Größe U nennt man die Potentialdifferenz oder elektrische Spannung zwischen den Punkten 1 und 2. Die Spannung beträgt 1 V, wenn zur Verschiebung der Ladung 1 C die Arbeit 1 J erforderlich ist. 12 Zurück zur ersten Seite

Elektrische Spannung(2) n n n Für die Spannung zwischen zwei Metallplatten im Abstand d erhält man U = Ed (E = U/d) Für die Kraft auf die Probeladung q ergibt sich: F=q. E = q. U/d und für die Beschleunigung im elektrischen Feld: a=F/m = q/m U/d 13 Zurück zur ersten Seite

Ladungstrennung durch Influenz n Bringt man einen ungeladenen metallischen Leiter in elektrisches Feld, so werden die leicht beweglichen Ladungsträger (Elektronen) so verschoben, daß im Inneren kein resultierendes elektrisches Feld vorhanden ist. 14 Zurück zur ersten Seite

Influenz 15 Zurück zur ersten Seite

Dielektrikum 16 Zurück zur ersten Seite

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Speicherung von Ladungen: Kondensatoren n Die Ladungsmenge Q hängt ab von uder Spannung U, der Fläche der Platten A udem Abstand zwischen den Platten d u. Q = C U bzw. C=Q/U (C : Kapazität : Farad [F] 18 Zurück zur ersten Seite

Elektrisches Feld mit Dielektrikum n Bei Nichtleitern wird das Feld im Inneren nur geschwächt, da die Ladungen sich nicht bewegen sondern nur ausrichten können. 19 Zurück zur ersten Seite

Kondensator mit Dielektrikum n Bringt man ein Dielektrikum zwischen die Kondensatorplatten, so ändert sich die Kapazität des Kondensators. 20 Zurück zur ersten Seite

Elektrische Leitung in Metallen 21 Zurück zur ersten Seite

Drehspulinstrument 22 Zurück zur ersten Seite

Schiebewiderstand 23 Zurück zur ersten Seite

Ohmsches Gesetz : U = R I 24 Zurück zur ersten Seite

Elektrolyse 25 Zurück zur ersten Seite

Galvanische Elemente 26 Zurück zur ersten Seite

Faraday-Gesetz n n Fließt ein Strom. I so wird in der Zeit t die Ladungsmenge Q = I t von den Ionen transportiert. Trägt ein Ion die Ladung z e so sind es N = Q/ze Ionen. m(g)=Molmasse/z • Q/F F = e NA = 96485 C/mol n(mol) = Q/z. F 27 Zurück zur ersten Seite

Elektrizitätsleitung im Vakuum 28 Zurück zur ersten Seite

Zählrohr 29 Zurück zur ersten Seite