Definitionen
Elektrisches Feld (
) – Das elektrische Feld ist ein Vektorfeld, das die Kraft pro Ladungseinheit darstellt, die auf eine an einem bestimmten Punkt im Raum platzierte Testladung ausgeübt wird. Die Einheit für das elektrische Feld ist Volt pro Meter 
. Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: 
Dabei gilt:
) – Das elektrische Feld ist ein Vektorfeld, das die Kraft pro Ladungseinheit darstellt, die auf eine an einem bestimmten Punkt im Raum platzierte Testladung ausgeübt wird. Die Einheit für das elektrische Feld ist Volt pro Meter . Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: Dabei gilt:• 
– Elektrisches Potential (Volt (Volt))
– Elektrisches Potential (Volt (Volt))• 
– Magnetisches Vektorpotential (Teslameter (Tesla·meter))
– Magnetisches Vektorpotential (Teslameter (Tesla·meter))• 
– Gradienten-Operator
– Gradienten-Operator• 
– Zeitableitung
– ZeitableitungLiegt kein Magnetismus vor, kann der Begriff 
vernachlässigt werden.
vernachlässigt werden.Betrag des elektrischen Feldes (
) – Der Betrag des elektrischen Feldes () an einem Punkt wird folgendermaßen ausgedrückt: 
Dabei gilt: 
sind die Komponenten des elektrischen Feldvektors in den Richtungen {
}.
) – Der Betrag des elektrischen Feldes () an einem Punkt wird folgendermaßen ausgedrückt: Dabei gilt: sind die Komponenten des elektrischen Feldvektors in den Richtungen {}.Elektrische Feldrichtung – Die elektrische Feldrichtung an einem Punkt ist tangential zur Feldlinie an diesem Punkt und zeigt in die Richtung des abnehmenden elektrischen Potenzials.
Elektrisches Potential
Elektrisches Potential () – Das elektrische Potential an einem Punkt im Raum ist eine skalare Größe, die den Arbeitsaufwand darstellt, der erforderlich ist, um eine positive Ladung einer Einheit von einem Referenzpunkt (normalerweise unendlich) zu diesem Punkt zu bewegen, ohne eine Beschleunigung zu erzeugen. Die Einheit für elektrisches Potential ist Volt (
). Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: 
Dabei gilt:
) – Das elektrische Potential an einem Punkt im Raum ist eine skalare Größe, die den Arbeitsaufwand darstellt, der erforderlich ist, um eine positive Ladung einer Einheit von einem Referenzpunkt (normalerweise unendlich) zu diesem Punkt zu bewegen, ohne eine Beschleunigung zu erzeugen. Die Einheit für elektrisches Potential ist Volt (). Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: Dabei gilt:• 
– Elektrischer Feldvektor
– Elektrischer Feldvektor • 
– Unendlich kleiner Verschiebungsvektor entlang des Integrationspfads
– Unendlich kleiner Verschiebungsvektor entlang des IntegrationspfadsBetrag des elektrischen Potentials (
) – Der Betrag des elektrischen Potentials an einem Punkt ist der absolute Wert von () und wird durch die Konfiguration der Ladungen und den Referenzpunkt bestimmt.
) – Der Betrag des elektrischen Potentials an einem Punkt ist der absolute Wert von () und wird durch die Konfiguration der Ladungen und den Referenzpunkt bestimmt.Elektrische Potentialdifferenz 
– Die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten wird folgendermaßen angegeben: 
– Die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten wird folgendermaßen angegeben: Abgeleitete Mengen
Potentielle Energie (
) – Die potentielle Energie einer Ladung (
) in einem elektrischen Potential () ist: 
) – Die potentielle Energie einer Ladung () in einem elektrischen Potential () ist: Äquipotentialflächen () – Flächen, auf denen das elektrische Potential konstant ist ( = konstant). Diese Flächen stehen immer lotrecht zu den elektrischen Feldlinien.
) – Flächen, auf denen das elektrische Potential konstant ist ( = konstant). Diese Flächen stehen immer lotrecht zu den elektrischen Feldlinien.Elektrische Ladung
Elektrische Ladung () – Elektrische Ladung ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie, die bestimmt, wie ein Teilchen oder Objekt mit elektrischen Feldern interagiert. Sie kann positiv oder negativ sein und dient als Quelle für elektrische Kräfte. Die elektrische Ladung ist eine skalare Größe, die in Coulomb (
) gemessen wird und das Verhalten geladener Teilchen in elektromagnetischen Wechselwirkungen bestimmt.
) – Elektrische Ladung ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie, die bestimmt, wie ein Teilchen oder Objekt mit elektrischen Feldern interagiert. Sie kann positiv oder negativ sein und dient als Quelle für elektrische Kräfte. Die elektrische Ladung ist eine skalare Größe, die in Coulomb () gemessen wird und das Verhalten geladener Teilchen in elektromagnetischen Wechselwirkungen bestimmt.Mathematisch wird die Nettoladung an einem Objekt folgendermaßen ausgedrückt: 
Dabei gilt:
Dabei gilt:• 
– Ladungsdichte 
– Ladungsdichte • 
– Unendlich kleines Volumenelement 
– Unendlich kleines Volumenelement Eigenschaften der elektrischen Ladung
• Quantisierung – Elektrische Ladung existiert in diskreten Einheiten von 
, der Elementarladung 
.
, der Elementarladung .• Erhaltung – Die gesamte elektrische Ladung in einem isolierten System bleibt über die Zeit konstant, was bedeutet, dass Ladung weder erzeugt noch zerstört, sondern nur übertragen werden kann.
• Polarität – Elektrische Ladung kann entweder positiv oder negativ sein und bestimmt die Richtung elektrostatischer Wechselwirkungen – gleiche Ladungen stoßen sich ab, während sich entgegengesetzte Ladungen anziehen.
Arten der elektrischen Ladung
• Punktladung – Eine idealisierte Ladung, die an einem einzelnen Punkt im Raum konzentriert ist.
• Verteilte Ladung – Ladung, die über einen Bereich anstatt an einem einzelnen Punkt verteilt ist. Sie kann folgendermaßen klassifiziert werden:
◦ Volumenladungsdichte () – Die Volumenladungsdichte ist die Ladungsmenge pro Volumeneinheit eines Körpers. Die Volumenladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wir folgt angegeben: 
) – Die Volumenladungsdichte ist die Ladungsmenge pro Volumeneinheit eines Körpers. Die Volumenladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wir folgt angegeben: ◦ Oberflächenladungsdichte (
) – Die Oberflächenladungsdichte ist die Menge der Ladung pro Flächeneinheit auf einer zweidimensionalen Fläche. Die Oberflächenladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wie folgt angegeben: 
) – Die Oberflächenladungsdichte ist die Menge der Ladung pro Flächeneinheit auf einer zweidimensionalen Fläche. Die Oberflächenladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wie folgt angegeben: ◦ Leitungsladungsdichte (
) – Die Leitungsladungsdichte ist die Ladungsmenge pro Längeneinheit der Leitungsladungsverteilung. Die Leitungsladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wie folgt angegeben: 
) – Die Leitungsladungsdichte ist die Ladungsmenge pro Längeneinheit der Leitungsladungsverteilung. Die Leitungsladungsdichte wird in Coulomb pro Meter () gemessen und wie folgt angegeben: Abgeleitete Mengen
Gesamtladung (
) – Die Gesamtladung in jedem Bereich wird wie folgt berechnet: 
) – Die Gesamtladung in jedem Bereich wird wie folgt berechnet: Elektrostatische Kraft (
) – Die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen 
, die durch einen Abstand getrennt sind (
), wird unter Verwendung des Coulombschen Gesetzes berechnet durch: 
Dabei gilt:
) – Die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen , die durch einen Abstand getrennt sind (), wird unter Verwendung des Coulombschen Gesetzes berechnet durch: Dabei gilt:• – Elektrostatische Kraft (
)
– Elektrostatische Kraft ()• 
– Coulomb-Konstante (
)
– Coulomb-Konstante ()• – Beträge der zwei Punktladungen ()
– Beträge der zwei Punktladungen ()• – Abstand zwischen den Ladungen (
)
– Abstand zwischen den Ladungen ()• 
– Einheitsvektor entlang der Verbindungslinie der Ladungen
– Einheitsvektor entlang der Verbindungslinie der LadungenElektrischer Strom
Elektrischer Strom (
) – Elektrischer Strom ist die Durchflussrate der elektrischen Ladung durch einen Leiter oder Raum. Es handelt sich um eine skalare Größe, die in Ampere (
) gemessen wird. Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: 
Dabei gilt:
) – Elektrischer Strom ist die Durchflussrate der elektrischen Ladung durch einen Leiter oder Raum. Es handelt sich um eine skalare Größe, die in Ampere () gemessen wird. Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: Dabei gilt:• – Elektrische Ladung ()
– Elektrische Ladung ()• 
– Zeit (
)
– Zeit ()Stromdichte (
) – Der elektrische Strom pro Flächeneinheit des Querschnitts wird als Stromdichte bezeichnet. Es handelt sich um eine Vektorgröße, die in Ampere pro Quadratmeter gemessen wird (
). Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: 
oder 
Dabei gilt:
) – Der elektrische Strom pro Flächeneinheit des Querschnitts wird als Stromdichte bezeichnet. Es handelt sich um eine Vektorgröße, die in Ampere pro Quadratmeter gemessen wird (). Mathematisch wird sie folgendermaßen ausgedrückt: oder Dabei gilt:• – Elektrische Leitfähigkeit (
)
– Elektrische Leitfähigkeit ()• – Elektrischer Feldvektor (
)
– Elektrischer Feldvektor ()• 
– Anzahldichte der Ladungsträger (
)
– Anzahldichte der Ladungsträger ()• – Ladung eines einzelnen Trägers ()
– Ladung eines einzelnen Trägers ()• 
– Driftgeschwindigkeit von Ladungsträgern (
)
– Driftgeschwindigkeit von Ladungsträgern ()Ohmsches Gesetz (mikroskopische Form) (): Das Ohmsche Gesetz auf mikroskopischer Ebene beschreibt die Beziehung zwischen der Stromdichte und dem elektrischen Feld:
Dabei gilt:
): Das Ohmsche Gesetz auf mikroskopischer Ebene beschreibt die Beziehung zwischen der Stromdichte und dem elektrischen Feld: Dabei gilt:• Elektrische Leitfähigkeit ()
)• Stromdichte (
)
)• Elektrischer Feldvektor ()
)Diese Gleichung drückt aus, wie ein elektrisches Feld die Bewegung von Ladungsträgern in einem Material beeinflusst.
Abgeleitete Mengen
Gesamtstrom () – Der Gesamtstrom, der durch eine Fläche fließt (), wird wie folgt berechnet: 
Dabei gilt:
) – Der Gesamtstrom, der durch eine Fläche fließt (), wird wie folgt berechnet: Dabei gilt:• 
– Stromdichte ()
– Stromdichte ()• 
– Unendlich kleiner Flächenvektor senkrecht zur Fläche
– Unendlich kleiner Flächenvektor senkrecht zur FlächeWiderstand (
) – Der Widerstand eines Leiters hängt von seinen Materialeigenschaften und seiner Geometrie ab. Er wird angegeben durch: 
Dabei gilt:
) – Der Widerstand eines Leiters hängt von seinen Materialeigenschaften und seiner Geometrie ab. Er wird angegeben durch: Dabei gilt:• – Widerstand (
)
– Widerstand ()• – Widerstand des Materials (
)
– Widerstand des Materials ()• 
– Länge des Leiters ()
– Länge des Leiters ()• – Querschnittsbereich (
)
– Querschnittsbereich ()Leiter (Conductor)
Leiter – Ein Leiter ist ein Material, das einen einfachen elektrischen Ladungsfluss ermöglicht. Dies liegt vor allem daran, dass es lose gebundene oder frei bewegliche Elektronen enthält, die die Übertragung elektrischer Energie erleichtern. Leiter haben eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigen Widerstand, wodurch sie elektrischen Strom effizient übertragen können. Gängige Beispiele sind Metalle wie Kupfer, Aluminium und Silber.
Elektrische Leitfähigkeit – Die elektrische Leitfähigkeit eines Leiters quantifiziert seine Fähigkeit, den Fluss von elektrischem Strom zuzulassen. Es handelt sich um eine skalare Größe, gemessen in Siemens pro Meter (). Mathematisch ist die elektrische Leitfähigkeit der Kehrwert des Widerstandes () – 
Dabei gilt:
). Mathematisch ist die elektrische Leitfähigkeit der Kehrwert des Widerstandes () – Dabei gilt:• – Widerstand des Materials ()
– Widerstand des Materials ()Ein höherer elektrischer Leitfähigkeitswert gibt an, dass das Material weniger Widerstand gegen Stromfluss bietet, was es zu einem guten Leiter macht. Umgekehrt sind Materialien mit geringer elektrischer Leitfähigkeit schlechte Leiter oder Isolatoren.
Eigenschaften von Leitern
Ladungsverteilung – Ladungen auf einem Leiter befinden sich auf seiner Oberfläche im elektrostatischen Gleichgewicht.
Elektrisches Feld – Das elektrische Feld innerhalb eines perfekten Leiters ist im elektrostatischen Gleichgewicht gleich Null.
Flächennormales Feld – Das elektrische Feld in der Nähe der Fläche eines Leiters ist senkrecht zur Fläche.
Dielektrikum
Dielektrikum – Ein Dielektrikum ist ein Material, das keine Elektrizität leitet, aber polarisiert werden kann, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Diese Polarisation ermöglicht es dem Material, elektrische Energie zu speichern. Dielektrika sind für ihre geringe elektrische Leitfähigkeit und hohe Permittivität bekannt, was sie für Kondensatoren und Isolierungsanwendungen nützlich macht. Zu den gängigen dielektrischen Materialien gehören Glas, Keramik und Kunststoffe.
Permittivität (
) – Die Permittivität ist ein Maß dafür, wie gut ein dielektrisches Material elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichern kann. Sie bestimmt die Fähigkeit des Materials, elektrische Feldleitungen hindurchzulassen. Die Einheit der Permittivität ist Farad pro Meter (
). Die Permittivität eines Materials wird wie folgt angegeben: 
Dabei gilt:
) – Die Permittivität ist ein Maß dafür, wie gut ein dielektrisches Material elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichern kann. Sie bestimmt die Fähigkeit des Materials, elektrische Feldleitungen hindurchzulassen. Die Einheit der Permittivität ist Farad pro Meter (). Die Permittivität eines Materials wird wie folgt angegeben: Dabei gilt:• – Absolute Permittivität des Materials
– Absolute Permittivität des Materials• 
– Permittivität des freien Raums (
)
– Permittivität des freien Raums ()• 
– Relative Permittivität ()
– Relative Permittivität ()