ein Zweig der Physik, der ruhende elektrische Ladungen untersucht.
Formel für das Coulombsche Gesetz
F — Wechselwirkungskraft zwischen Punktladungen; q₁ und q₂ — Beträge der Ladungen, r — Abstand zwischen ihnen; k — Proportionalitätskonstante: 9·10⁹ N·m²/C². Die Kraft nimmt umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ab.
Formel für die elektrische Feldstärke
E — elektrische Feldstärke, die von der Ladung q im Abstand r erzeugt wird. Gibt die Kraft an, die das Feld auf eine positive Einheitsladung ausübt. Der Vektor E zeigt von einer positiven Ladung weg, zu einer negativen hin — per Definition des Feldes.
Formel für die Arbeit des elektrischen Feldes
A — Arbeit, die verrichtet wird, um die Ladung q in einem homogenen Feld E über die Strecke d zu bewegen. Wenn die Bewegung entlang des Feldes erfolgt — Arbeit ist positiv, gegen das Feld — negativ. Bezogen auf die Änderung der potenziellen Energie.
Formel für die potenzielle Energie der Wechselwirkung zweier Ladungen
Energie der Wechselwirkung zwischen zwei Ladungen im Abstand r. Mit zunehmendem Abstand ins Unendliche strebt die Energie gegen Null. Das Vorzeichen hängt von den Vorzeichen der Ladungen ab: Anziehung oder Abstoßung.
Formel für das elektrische Potenzial
Potenzial — Energie pro positiver Einheitsladung. k·q/r — Formel für eine Punktladung, E·d — für ein homogenes Feld. Relative Größe: definiert relativ zu einem gewählten Punkt.
Formel für die Arbeit des elektrischen Feldes durch Potenzialdifferenz
Bewegung der Ladung q zwischen Punkten mit den Potenzialen φ₁ und φ₂. Arbeit ist positiv, wenn die Bewegung in Richtung niedrigeren Potenzials erfolgt. Negativ — wenn entgegen dem elektrischen Feld.
Formel für die potenzielle Energie einer Ladung in einem elektrischen Feld
Energie W = ½·q·φ — dies ist die im elektrischen Feld gespeicherte Energie, die von der Ladung q am Potenzial φ erzeugt wird. Sie bezieht sich nicht auf die potenzielle Energie der Ladung selbst. Der Faktor ½ entsteht durch die schrittweise Akkumulation der Ladung: Im Verlauf des Ladevorgangs steigt das Potenzial von 0 auf φ. Die Formel beschreibt die Arbeit, die zum vollständigen Laden eines Leiters oder Kondensators erforderlich ist.
Formel für die Kondensatorladung
q — Ladung auf den Platten; C — Kapazität des Kondensators; U — Spannung zwischen den Platten. Je größer die Spannung und die Kapazität — desto größer die gespeicherte Ladung.
Formel für die Kapazität eines Plattenkondensators
C — Kapazität; ε — relative Dielektrizitätszahl; ε₀ — elektrische Feldkonstante; S — Plattenfläche; d — Abstand zwischen ihnen. Die Formel zeigt die Abhängigkeit der Kapazität von Geometrie und Material.
Formeln für die Energie eines geladenen Kondensators
W — im elektrischen Feld des Kondensators gespeicherte Energie. Formelvarianten hängen von bekannten Größen ab: Kapazität, Ladung, Spannung. Energie ist im Volumen zwischen den Platten verteilt.