Hier finden sich Aufgaben vom Einstieg in Elektrostatik – wie elektrische Ladungen, Ladungsverteilungen und den elektrischen Feldern geladener Körper – bis zu den Grundlagen wie manetische Felder.
Elektrostatik ist der Zweig der Physik, der sich mit den Phänomenen und Gesetzmäßigkeiten stationärer elektrischer Ladungen beschäftigt.
Objekte werden elektrostatisch aufgeladen durch den Transfer von Elektronen. Dies kann durch Reibung (Trikboelektrischer Effekt), durch Berührung (Aufladung durch Konduktion) oder durch Annäherung (Aufladung durch Induktion) erfolgen.
Das Coulombsche Gesetz besagt, dass die elektrische Kraft zwischen zwei Ladungen direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen ihnen ist.
Ein elektrisches Feld ist ein Raum, in dem eine Elektrostatikladung eine Kraft erfährt. Die Stärke des elektrischen Feldes wird gemessen als die Kraft pro Ladungseinheit, ausgedrückt in Newton pro Coulomb (N/C).
Das Prinzip der Superposition besagt, dass wenn mehrere Ladungen vorhanden sind, das von ihnen erzeugte elektrische Feld die Vektor-Summe der von jeder Ladung einzeln erzeugten Felder ist.
Positive und negative Ladungen ziehen sich an, während gleiche Ladungen sich abstoßen. Positive Ladung resultiert aus dem Fehlen von Elektronen, während negative Ladung das Resultat von überschüssigen Elektronen ist.
Ein elektrischer Dipol ist ein Paar von gleichen, aber entgegengesetzten Ladungen, die durch eine feste Distanz getrennt sind.
Das Prinzip der Ladungserhaltung besagt, dass die Gesamtladung in einem geschlossenen System konstant bleibt. Ladungen können nur von einem Ort zum anderen verschoben werden; sie können nicht erzeugt oder zerstört werden.
Die elektrische Potentialdifferenz auch Spannung genannt, ist die Arbeit, die pro Ladungseinheit von externer Kraft getan wird, um eine Ladung von einem Ort zu einem anderen gegen das elektrische Feld zu bewegen.
Die Permittivität des Vakuums ist eine Konstante, die die Kraft zwischen zwei Ladungen im Raum oder im Vakuum bestimmt. Es ist ein Maß für die “Erlaubnis” des Raums für den Durchgang von elektrischen Feldern und Ladungen.