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Ähnlich wie beim Gravitationsfeld wird auch beim elektrischen Feld ein Potenzial definiert. Unter dem elektrischen Potenzial eines Punktes versteht man den Quotienten aus der potenziellen Energie in diesem Punkt und der Ladung des Körpers. Sein Betrag hängt nur vom Ort und von der felderzeugenden Ladung ab. Das Potenzial ist demzufolge geeignet, ein Feld zu beschreiben. Das kann auch grafisch mit Äquipotenziallinien in der Ebene oder Äquipotenzialflächen im Raum erfolgen.
Die elektrische Spannung zwischen zwei beliebigen Punkten eines elektrischen Feldes ist gleich der Potenzialdifferenz zwischen diesen beiden Punkten.

Elektromotoren dienen der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie, die dann zur Verrichtung von mechanischer Arbeit eingesetzt wird. Sie nutzen für diese Umwandlung das folgende physikalische Wirkprinzip: Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem Magnetfeld, dann wirkt auf ihn eine Kraft bzw. ein Drehmoment. Elektromotoren sind so konstruiert, dass dieses Drehmoment zu einer periodischen Drehbewegung führt. Nach der Betriebsstromart unterscheidet man zwischen Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren. Nach der Art der Schaltung wird zwischen Nebenschlussmotor und Hauptschlussmotor differenziert. Eine wichtige Unterteilung ist auch die in Synchronmotoren und Asynchronmotoren.

Belastungen des Menschen durch elektrische und magnetische Felder werden als Elektrosmog bezeichnet. Dabei geht es zum einen um den niederfrequenten Strahlungsbereich, der bei allen mit Netzspannung betriebenen Geräten auftritt. Zum anderen hat in den letzten Jahren auch der hochfrequente Strahlungsbereich (Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk) an Bedeutung gewonnen.
Entscheidend ist die Frage, welche Grenzwerte einzuhalten und wie sie zu realisieren sind, damit keine gesundheitlichen Schäden auftreten.

Bald nach FARADAYs Entdeckung der elektromagnetischen Induktion wurde 1832 der erste handgetriebene Generator von PIXII gebaut. Die ersten Generatoren waren jedoch für die praktische Nutzung unbrauchbar.
Für die praktische Anwendung war die Entdeckung des dynamo-elektrischen Prinzips durch SIEMENS 1867 von entscheidender Bedeutung. Damit konnten leistungsfähige Dynamomaschinen gebaut werden.
1881 stellte EDISON die erste brauchbare Glühlampe vor und 1882 ging in New York das erste Elektrizitätswerk der Welt ans Netz. Das erste Elektrizitätswerk Europas wurde 1884 in der Berliner Friedrichstraße gebaut.

Die spezifische Ladung eines Elektrons ist der Quotient aus der Elementarladung e und der seiner Masse m. Es ist eine wichtige Naturkonstante, die nach CODATA (Committee on Data for Science and Technology) folgenden Wert hat:
$\frac{e}{m_e}=\mathrm{1,758}820\cdot {10}^{11}\text{C}\cdot {\text{kg}}^{\text{-1}}$
Die spezifische Ladung eines Elektrons kann in unterschiedlicher Weise experimentell bestimmt werden. Das ist selbst mit schulischen Mitteln möglich.

Die elektrische Energie ist die Fähigkeit des elektrischen Stromes, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden.

Es ist eine Energieform neben solchen Energieformen, wie mechanische, chemische, thermische, magnetische oder Kernenergie.

* 22.09.1791 in Newington-Butts
† 25.08.1867 in Hampton Court bei London

FARADAY war ein englischer Chemiker und Physiker. Er war viele Jahre Mitglied der „Royal Society“. Bedeutende Entdeckungen machte er auf verschiedenen Gebieten der Elektrizitätslehre und der Chemie. Er entdeckte u.a. die elektromagnetische Induktion, baute Urformen eines Elektromotors und eines Generators, entdeckte Gesetze der Elektrolyse und des Magnetismus. Er führte viele physikalische und chemische Fachbegriffe und das Feldliniemodell in die Wissenschaft ein.

Das elektrische Feld ist ein bestimmter Zustand des Raumes um einen geladenen Körper. Ein solches elektrisches Feld ist mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmbar. Es ist aber an seinen Wirkungen erkennbar. Ein elektrisches Feld ist dadurch gekennzeichnet, dass auf andere elektrisch geladene Körper, die sich in ihm befinden, Kräfte ausgeübt werden.
Elektrische Felder können mit dem Modell Feldlinienbild veranschaulicht werden, das auf MICHAEL FARADAY (1791-1867) zurückgeht. Dabei kann man zwischen homogenen und inhomogenen Feldern unterscheiden.
Elektrische Felder können auch mit den Feldgrößen elektrische Feldstärke und dielektrische Verschiebung beschrieben werden.

Der besondere Zustand des Raumes um Dauermagnete sowie um stromdurchflossene Leiter und Spulen, in dem auf andere Magnete oder Körper aus ferromagnetischen Stoffen Kräfte ausgeübt werden, wird als magnetisches Feld bezeichnet. Solche Magnetfelder können sehr unterschiedliche Formen und verschiedene Stärken haben. Magnetische Felder können wir mit unseren Sinnesorganen nicht erfassen, sie sind nur an ihren Wirkungen erkennbar. Das gilt insbesondere auch für das ständig vorhandene, relativ schwache Magnetfeld der Erde, die ein großer Dauermagnet ist.
Magnetfelder können wie andere Arten von Feldern mithilfe von Feldlinienbildern oder feldbeschreibenden Größen charakterisiert werden. Sie können auf andere Körper einwirken, können aber auch abgeschirmt werden.

Elektrische Felder können mithilfe von Feldlinienbildern beschrieben werden. Zur ihrer quantitativen Beschreibung nutzt man die feldbeschreibenden Größen elektrische Feldstärke und dielektrische Verschiebung. Die elektrische Feldstärke E ist definiert als Quotient aus der Kraft F, die das Feld auf einen positiv geladenen Probekörper ausübt, und dessen Ladung Q:
$\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{Q}$
Die dielektrische Verschiebung D (Verschiebungsdichte) ist ein Maß für die auf einer Fläche im elektrischen Feld durch Influenz hervorgerufenen Ladung:
$D=\frac{Q}{A}$
Beide Größen sind durch die elektrische Feldkonstante und die Permittivitätszahl miteinander verbunden:
$\overrightarrow{D}={\epsilon }_0\cdot {\epsilon }_r\cdot \overrightarrow{E}$
Bevorzugt wird mit der elektrischen Feldstärke gearbeitet.

Fernsehen ist die Übertragung von Informationen (Bildern, Sprache usw.) mithilfe elektromagnetischer Wellen. Die erste technische Lösung dafür fand der deutsche Techniker PAUL NIPKOW. MANFRED VON ARDENNE führte 1931 erstmals das elektronische Fernsehen vor. Dabei wurden Elektronenstrahlröhren verwendet, die nach ihrem Erfinder auch braunsche Röhren genannt werden.
Breit eingeführt wurde das Fernsehen aber erst ab den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts, zunächst als Schwarz-Weiß-Fernsehen, ab Mitte der sechziger Jahre als Farbfernsehen, so wie wir es heute kennen.

Ausgehend vom coulombschen Gesetz und vom Gravitationsgesetz lag die Vermutung nahe, dass Kräfte zwischen Körpern durch den Raum übertragen werden, ohne dass ein übertragendes Medium vorhanden ist. Die Kräfte wirken unmittelbar zwischen den Körpern. Man spricht deshalb von der Fernwirkung oder auch von der Fernwirkungstheorie. Sie diente lange Zeit als Arbeitshypothese zur Erklärung der elektrischen, magnetischen und Gravitationswechselwirkungen zwischen Körpern.
MICHAEL FARADAY nahm dagegen an, dass sich durch die Anwesenheit eines Körpers der Raum selbst verändert und zum Träger physikalischer Eigenschaften wird. Kräfte werden dann durch diesen Raum vermittelt. Diese Auffassung geht also von einer Nahwirkung aus. Sie wird als Nahwirkungstheorie oder als Feldtheorie bezeichnet.

Ein magnetisches Feld kann man mit dem Modell Feldlinienbild kennzeichnen. Quantitativ lässt es sich durch die feldbeschreibenden Größen magnetische Flussdichte und magnetische Feldstärke charakterisieren. Die magnetische Flussdichte B, die heute vorzugsweise verwendet wird, ist folgendermaßen definiert:
$B=\frac{F}{{\rm I}\cdot l}$
Die magnetische Feldstärke H ist mit der magnetischen Flussdichte folgendermaßen verknüpft:
$B={\mu }_0\cdot {\mu }_r\cdot H$

* 17.01.1706 in Boston (Mass.)
† 17.04.1790 in Philadelphia

Er war ein bedeutender amerikanischer Politiker und Naturwissenschaftler, schuf eine Theorie der Elektrizität, erforschte die elektrische Natur von Blitzen und erfand den Blitzableiter.

Spannungsteiler sind Reihenschaltungen von mindestens zwei Bauelementen oder zwei Teilen eines Bauelements (Potenziometerwiderstandes), die an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Während des Stromflusses tritt an jedem Teil ein Spannungsabfall auf, es erfolgt somit eine Spannungsteilung.
Im Gleichstromkreis verwendet man als Spannungsteiler zumeist Widerstände mit drei Anschlüssen (Potenziometerwiderstände).
In Wechselstromkreisen sind viele Bauelemente in ihren elektrischen Werten, insbesondere in ihrem Wechselstromwiderstand, frequenzabhängig.
Baut man mit derartigen Bauelementen Reihenschaltungen auf, so wird die Aufteilung der angelegten Spannung erheblich von der Frequenz der Wechselspannung beeinflusst. Derartige Schaltungen spielen in der Technik eine wichtige Rolle und werden als frequenzabhängige Spannungsteiler bezeichnet.

* 09.09.1737 in Bologna
† 04.12.1798 in Bologna

Er war Professor für Anatomie und Geburtshilfe in Bologna und entdeckte 1780 bei Untersuchungen über tierische Elektrizität die Grundlagen für die Schaffung neuartiger Stromquellen (galvanische Elemente, Batterien).

Die Gegenfeldmethode ist ein Verfahren, mit dem man die Geschwindigkeit und damit die Energie von geladenen Teilchen (Elektronen, Ionen) bestimmen kann. Dabei wird genutzt, dass man in einem elektrischen Längsfeld durch Veränderung der Spannung die Geschwindigkeit der bewegten geladenen Teilchen bis auf null aufbremsen kann. Aus dieser Abbremsspannung ergibt sich die Geschwindigkeit der geladenen Teilchen.

Auf ein geladenes Teilchen wirkt im elektrischen Feld eine Kraft, die zur Beschleunigung des Ladungsträgers führt. Die Bahnkurve des Teilchens ist abhängig von der Richtung der Anfangsgeschwindigkeit. Bei einer Bewegung in Richtung oder entgegen der Richtung der Feldlinien erfolgt eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Das wird z.B. genutzt, um schnelle Elektronen (einen Elektronenstrahl) zu erzeugen. Verläuft die Bewegung senkrecht zu den Feldlinien eines homogenen Feldes, dann bewegen sich die Ladungsträger auf einer parabelförmigen Bahn. Diese Ablenkung von der ursprünglichen geradlinigen Bewegung wird in Elektronenstrahlröhren zur Erzeugung von Bildern (z. B. bei Oszillografen) genutzt.

Geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen) können sich in magnetischen Feldern bewegen und werden durch diese beeinflusst. Ursache dafür ist die LORENTZ-Kraft, die auf bewegte Ladungsträger in magnetischen Feldern wirkt und die mit der Gleichung ${\overrightarrow{F}}_{\text{L}}=Q\cdot (\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})$ berechnet werden kann.
Je nach der Bewegungsrichtung der Teilchen kann die LORENTZ-Kraft zu einer kreisförmigen oder einer spiralförmigen Bewegung der geladenen Teilchen führen. Bewegen sich die Teilchen parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes und damit in der Richtung, die die magnetische Flussdichte B hat, dann erfolgt keine Beeinflussung. In homogenen magnetischen Feldern kann die Bewegung der geladenen Teilchen relativ einfach beschrieben werden.

Generatoren dienen der Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie. Dabei wird das Induktionsgesetz genutzt. Fast alle Generatoren arbeiten nach dem Rotationsprinzip: Durch ein rotierendes Magnetfeld werden in fest stehenden Induktionsspulen Spannungen induziert (Innenpolmaschine) oder in rotierenden Induktionsspulen werden durch ein fest stehendes Magnetfeld Spannungen induziert (Außenpolmaschine).
Für die Elektroenergieversorgung nutzt man zumeist sinusförmigen Wechselstrom, dessen Entstehung für den elementaren Fall der gleichförmigen Rotation einer Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld leicht aus dem Induktionsgesetz ableitbar ist.

Die elektromagnetischen Schwingungen in einem Schwingkreis klingen nach einmaliger Anregung relativ schnell wieder ab, weil elektromagnetische Energie durch den ohmschen Widerstand des Leitungsdrahtes in Wärme umgewandelt und dadurch dem Schwingkreis entzogen wird. Möchte man die Schwingung aufrechterhalten, dann muss man dem Schwingkreis im Takt der Eigenschwingung und in der richtigen Phase Energie zuführen. Das geschieht in Generatoren zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen, häufig mithilfe einer meißnerschen Rückkopplungsschaltung.
Eine spezielle Art von Generatoren sind Tongeneratoren, mit denen elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich erzeugt werden.

Gleichrichterschaltungen haben die Aufgabe, aus sinusförmigen Wechselspannungen Gleichspannungen zu erzeugen. Erreichen lässt sich dies mit den unterschiedlichsten Schaltungen, die in zwei Klassen eingeteilt werden können, die der Einweg- und die der Zweiwegschaltungen. Eine exakte Klassifizierung (nach DIN) sowie die Erläuterung der wichtigsten Gleichrichterschaltungen ist Gegenstand dieses Artikels. Darüber hinaus wird an der Einpuls-Einweg-Gleichrichterschaltung exemplarisch eine grafische Methode zur Ermittlung der zeitlichen Verläufe der gleichgerichteten Spannung vorgestellt.

Die elektromagnetische Induktion ist ein Vorgang, bei dem durch Bewegung eines elektrischen Leiters im Magnetfeld oder durch Änderung des von einem Leiter umschlossenen Magnetfeldes eine elektrische Spannung und ein Stromfluss erzeugt werden. Umfassend wird dieser Vorgang durch das Induktionsgesetz erfasst. Aus historischer Sicht wesentlich sind eine Reihe von Versuchen, die man als Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion bezeichnet und mit denen gezeigt werden kann, unter welchen Bedingungen überhaupt eine Induktionsspannung entsteht und durch welche Faktoren der Betrag der Induktionsspannung beeinflusst wird. In dem Beitrag sind die wichtigsten Grundversuche zusammengestellt und erläutert. Sie waren letztlich die empirische Grundlage für die Formulierung des Induktionsgesetzes, das MICHAEL FARADAY 1831 fand.

Halbleitende Werkstoffe wie Ge, Si, GaP (Galliumphosphid), InAs (Indiumarsenid) oder InSb (Indiumantimonid) besitzen eine stark temperaturabhängige Leitfähigkeit, die allerdings nur in sehr reinen großräumigen Kristallen (Einkristalle) von Bedeutung ist.
Diese Leitung wird als Eigenleitung (intrinsic conduction) bezeichnet. Die hierbei auftretende Leitfähigkeit bleibt i.d.R. einige Zehnerpotenzen unter der von Metallen. Der Stromfluss wird durch zwei Ladungsträgerarten, die Elektronen und die Defektelektronen realisiert.
Durch gezieltes technisches Einwirken kann in einem eigenleitenden Kristall das bestehende Gleichgewicht zwischen der Zahl der negativen Elektronen und der Zahl der positiven Defektelektronen zugunsten der einen oder der anderen Ladungsträgerart verschoben werden.

Eine Halbleiterdiode ist ein elektronisches Bauelement, das aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten desselben Grundmaterials aufgebaut ist. Sie besteht aus einem n-Halbleiter und einem p-Halbleiter sowie dem Bereich zwischen beiden Schichten, dem pn-Übergang.
Es gibt sie in vielen unterschiedlichen Bauformen. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist der der Gleichrichtung. Darüber hinaus werden Dioden aber auch für andere Zwecke eingesetzt, z.B. als Kapazitätsdioden, als Lichtemitterdioden oder als Laserdioden.

Geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen), die sich in einem Magnetfeld bewegen, werden durch dieses Magnetfeld beeinflusst, wenn ihre Bewegungsrichtung nicht mit der Feldrichtung übereinstimmt. Das gilt auch für Elektronen in Leitern.
Wird ein flächenhafter stromdurchflossener Leiter senkrecht zur Driftbewegung der Elektronen von einem Magnetfeld durchsetzt, so kann zwischen Randpunkten dieses Leiters eine Spannung nachgewiesen werden. Dieser 1879 von dem amerikanischen Physiker EDWIN HERBERT HALL (1855-1938) entdeckte Effekt wird heute als HALL-Effekt bezeichnet.