Rechner für das elektrische Potential

Rechner für das elektrische Potential | Kostenloses Online-Tool | Elysia Tools

Leitfaden zur Tool-Nutzung

Erfahren Sie, wann dieses Tool passt, was es unterstützt und wie Nutzer es anwenden.

Wichtige Fakten

Kategorie: Science & Education
Eingabetypen: number, select
Ausgabetyp: text
Sample-Abdeckung: 4
API bereit: Ja

Überblick

Der Rechner für das elektrische Potential ermittelt das elektrostatische Potential V einer Punktladung im Abstand r über die Coulomb-Formel V = k·Q/r. Neben dem skalaren Potential in Volt liefert das Tool direkt die potentielle Energie eines Elektrons an dieser Position (U = −e·V) in Elektronenvolt (eV) sowie die wirkende Polarität.

Wann verwenden

Berechnung der elektrischen Spannung und Feldstärke von Punktladungen im Physikunterricht oder Elektrotechnikstudium.
Bestimmung der potentiellen Bindungsenergie von Elektronen in atomaren oder nanoskaligen Distanzen.
Schnelle Umrechnung zwischen Coulomb-Ladungsmengen, Abständen und resultierenden Potentialwerten in Volt.

So funktioniert es

1Geben Sie den Betrag der Ladung Q ein und wählen Sie die passende Einheit von Coulomb (C) bis Picocoulomb (pC).
2Tragen Sie den radialen Abstand r ein und legen Sie die Längeneinheit von Metern (m) bis Nanometern (nm) fest.
3Das Tool berechnet das Potential V = k·Q/r unter Verwendung der Coulomb-Konstante k und leitet daraus die Energie U = −e·V in eV ab.

Anwendungsfälle

Lösen von Übungsaufgaben zur Elektrostatik in Schule und Hochschule.
Abschätzung von Durchschlagsspannungen und Potentialtöpfen in der Halbleiter- oder Nanotechnologie.
Verifikation von Bindungsenergien in einfachen Atommodellen wie dem Bohrschen Wasserstoffatom.

Beispiele

1. Potential einer elektrostatischen Testladung

Physikstudent

Hintergrund

Im Laborversuch zur Elektrostatik wird eine Ladung von 1 µC im Abstand von 1 Meter gemessen.

Aufgabe

Bestimmung des erzeugten Potentials in Kilovolt sowie der potentiellen Energie eines Elektrons an diesem Punkt.

Verwendung

Geben Sie Q = 1 mit Einheit 'µC' und r = 1 mit Einheit 'm' ein.

q: 1, chargeUnit: 'uC', r: 1, rUnit: 'm'

Ergebnis

Das Potential beträgt 8987,55 V und die potentielle Energie eines Elektrons −8987,55 eV.

2. Elektronenpotential am Bohrschen Radius

Lehrender für Quantenphysik

Hintergrund

Demonstration des Coulomb-Potentials eines Protons im Wasserstoffatom am Bohrschen Radius (ca. 0,0529 nm).

Aufgabe

Erklärung des Zusammenhangs zwischen Potentialtopf (27,2 eV) und Ionisationsenergie (13,6 eV).

Verwendung

Tragen Sie Q = 1.602176634e-19 C und r = 5.29177210903e-11 m in die entsprechenden Felder ein.

FAQ

Welche physikalische Formel nutzt der Rechner?

Er nutzt die Formel V = k·Q/r mit der Coulomb-Konstante k ≈ 8,98755·10⁹ N·m²/C².

Wie wird die potentielle Energie des Elektrons berechnet?

Die potentielle Energie U ergibt sich direkt aus U = −e·V und wird in Elektronenvolt (eV) angegeben.

Können auch negative Ladungen eingegeben werden?

Ja, bei negativer Ladung ist das Potential negativ und die potentielle Energie des Elektrons positiv (abstoßend).

Welche Einheiten für Ladung und Abstand werden unterstützt?

Ladungen von C, mC, µC, nC bis pC sowie Abstände in m, cm, mm, µm und nm.

Warum ist das Potential bei atomaren Abständen oft zweistellig in Volt?

Da der Abstand r im Nenner sehr klein ist (z. B. Nanometer), führen selbst Elementarladungen zu Potentialen im zweistelligen Voltbereich.

q: 1.602176634e-19, chargeUnit: 'C', r: 5.29177210903e-11, rUnit: 'm'

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Beispiele

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