Das elektrische feld e = hv = hc / λ Elektrisches Feld

Homogenes elektrisches Feld (Plattenkondensator)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Elektrisches Feld in einem Plattenkondensator
Das elektrische Feld zwischen zwei großen planparallelen Kondensatorplatten, die Ladungen von gleichem Betrag, aber verschiedenem Vorzeichen enthalten, ist annähernd homogen (streng homogen, wenn die Platten unendlich groß sind). Für den Betrag der Feldstärke gilt:
{\displaystyle E={\frac {U}{d}}={\frac {Q}{\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }A}}}
Dabei ist {\displaystyle d} der Abstand zwischen den Platten, {\displaystyle A} die Fläche einer Kondensatorplatte, {\displaystyle U} die Spannung zwischen den beiden Platten und {\displaystyle Q} der Betrag der Ladung auf einer Platte. Das Potential ändert sich linear von einer Platte zur anderen um den Betrag {\displaystyle U}. Werden die Platten auseinander bewegt, so bleibt die Feldstärke konstant, die Spannung steigt. Die gegen die elektrostatische Anziehung geleistete Arbeit steckt in der Energie des Feldes. Außerhalb des Kondensators ist die Feldstärke (im Idealfall) gleich 0.
Die Ladungen auf den Kondensatorplatten verteilen sich dabei gleichmäßig auf den einander zugewandten Plattenflächen. Die absoluten Beträge der Flächenladungsdichte
{\displaystyle \sigma ={\frac {Q}{A}}}
und der elektrischen Flussdichte {\displaystyle {\vec {D}}} stimmen überein. Allerdings ist {\displaystyle \sigma } eine skalare Größe, {\displaystyle {\vec {D}}} dagegen ein Vektor.
Ist der Kondensator nicht mit einer äußeren Ladungsquelle verbunden, ändert sich der Wert der Flächenladungsdichte {\displaystyle \sigma } nicht, wenn ein Dielektrikum zwischen den Kondensatorplatten eingefügt oder weggenommen wird. Die elektrische Feldstärke {\displaystyle E} aber ändert sich beim Hinzufügen um den Faktor {\displaystyle 1/\varepsilon _{\mathrm {r} }}, beim Entfernen um {\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {r} }}.

Elektrisches Feld eines Dipols[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Elektrisches Feld eines Dipols.

Potential eines elektrischen Dipols.
Ein elektrischer Dipol, also eine Anordnung aus zwei Punktladungen {\displaystyle +Q} und {\displaystyle -Q} im Abstand {\displaystyle d}, erzeugt ein rotationssymmetrisches Feld. Für die Feldstärkekomponenten parallel und senkrecht zur Dipolachse gilt in großem Abstand {\displaystyle r} in Richtung ϑ:
{\displaystyle {\begin{aligned}E_{\parallel }&={\frac {Qd}{4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }}}\cdot {\frac {3\cos ^{2}\vartheta -1}{r^{3}}}\\E_{\perp }&={\frac {Qd}{4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }}}\cdot {\frac {3\cos \vartheta \sin \vartheta }{r^{3}}}\end{aligned}}}
Dabei zeigt ϑ = 0 von der Mitte aus in Richtung der positiven Ladung.
Exakt gilt die Formel im Grenzübergang für verschwindendes {\displaystyle d} bei konstantem Betrag des Dipolmoments {\displaystyle Qd}.