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Was ist die elektrische Feldkonstante?

Antwort #1

Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Beantwortet von

Die elektrische Feldkonstante ist eine Naturkonstante und wird mit \( \varepsilon_0 \) notiert (ausgepsrochen: "Epsilon Null"). Sie hat den folgenden Wert:

Wert der elektrischen Feldkonstante
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  • Die Einheit von \(\varepsilon_0\) ist beispielsweise Amperesekunde pro Voltmeter oder Farad pro Meter:

    Einheit der elektrischen Feldkonstante
    Anker zu dieser Formel
  • Die elektrische Feldkonstante tritt in den Gleichungen auf, die mit elektrischen Feldern zu tun haben. Zum Beispiel im Coulomb-Gesetz oder in der Wellengleichung für elektromagnetische Wellen.

  • Die elektrische Feldkonstante legt in unserem Universum fest, wie stark sich elektrische Ladungen anziehen oder abstoßen dürfen.

    Elektrisch positive / negative Ladung - Anziehung und Abstoßung
    Visier das Bild an! Illustration bekommen
    Die anziehende und abstoßende Kraft zwischen den Ladungen.
  • Die elektrische Feldkonstante legt zusammen mit der magnetischen Feldkonstante \(\mu_0\) fest, wie groß die Lichtgeschwindigkeit \(c\) im Vakuum sein soll:

    Elektrische Feldkonstante ist der Kehrwert der magnetischen Feldkonstante und Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat
    Anker zu dieser Formel
  • Eine andere Bezeichnung für \(\varepsilon_0\) ist Permittivität des Vakuums (to permeate = durchdringen). Die alternative Bezeichnung kommt daher, weil \(\varepsilon_0\) auch festlegt, wie leicht / schwer elektrische Felder das Vakuum durchdringen können. Permittivität \(\varepsilon\) des Wassers beispielsweise, ist ungefähr das achtzigfache der Permittivität des Vakuums: \( \varepsilon = 80 \cdot \varepsilon_0 \). Hierbei wird der Faktor \( \varepsilon_{\text r} = 80 \) als relative Permittivität bezeichnet.

Wie kann die elektrische Feldkonstante experimentell bestimmt werden?:
Die elektrische Feldkonstante \( \varepsilon_0 \) kann beispielsweise mit einer sogenannten Coulomb-Drehwaage experimentell bestimmt werden. Ähnlich wie die Eötvös-Gravitationswaage nutzt sie das Drehmoment aus, welches von zwei bekannten Ladungen \( q_1 \) und \( q_2 \) aufeinander ausgeübt werden.

Aus der experimentell bestimmten elektrischen Kraft \( F_{\text e} \) zwischen den beiden Ladungen kann mit dem Coulomb-Gesetz der Wert der elektrischen Feldkonstanten herausgefunden werden:

Coulomb-Gesetz nach der elektrischen Feldkonstante umgeformt
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