Elektrizitätslehre

Ladungen & Felder - Mittelstufe

Elektrisches Feld - Feldlinien

  • Was sind elektrische Ladungen?
  • Welche besonderen Eigenschaften hat Bernstein?
  • Woher kommt der Name „Elektron“?
  • Gibt es eine kleinste Ladung?

Elektrisches Feld - Feldlinien

In der Einführungsseite zum elektrischen Feld wurde bisher nur dargestellt, dass das elektrische Feld ein Raum ist, in dem elektrische Kräfte auftreten. Es zeigt sich nun, dass das elektrische Feld eine Struktur aufweist, die stark von der Anordnung der geladenen Körper abhängt. Diese Struktur wird durch Feldlinien veranschaulicht.

Experiment mit Probeladungen (z.B. Wattebausch)

  • Es zeigt sich, dass sich Probeladungen im elektrischen Feld längs bestimmter Linien, den Feldlinien bewegen.
  • Die Richtung der Feldlinien gibt die Kraftrichtung auf eine positive Probeladung an.
  • Beim statischen elektrischen Feld beginnen die Feldlinien bei der positiven felderzeugenden Ladung und enden bei der negativen Ladung.
  • Die Struktur der Feldlinienbilder hängt stark von der Form und der Aufladungen der felderzeugenden geladenen Körper ab.

Experiment mit durch Influenz gut polarisierbaren Nichtleitern (z.B. Grieskörner)

Durch Influenz verschieben sich bei Nichtleitern wie Grieskörnern oder Kunststofffasern die negativen Ladungen der einzelnen Teilchen minimal. Dadurch werden die Teilchen polarisiert und richten sich dann (wenn die Reibung gering ist) längs der elektrischen Feldlinien aus. Auf diese Weise gelangt man auf sehr einfache und schnelle Art zu den Feldlinienbildern.

 

Wichtige Feldformen

homogenes Feld
radialsymmetrisches Feld

Feld zweier entgegengesetzt
geladener Punktladungen

Abschirmung eines
elektrischen Feldes

 

Weitere Eigenschaften von Feldlinienbildern:

  • In der Elektrostatik treten die Feldlinien aus metallischen Leitern senkrecht aus bzw. ein;
  • Feldlinien schneiden sich nicht;
  • Mit einer höheren Feldliniendichte symbolisiert man ein stärkeres elektrisches Feld;
  • Ist ein metallischer Körper mit einer bestimmten Ladung aufgeladen, so ist das Feld in seiner Umgebung dort am stärksten, wo der Körper kleine Krümmungsradien (dies ist z.B. an Spitzen der Fall) aufweist.

Wie man konkret Feldlinienbilder erzeugen kann, siehst du auf der folgenden Seite.

 

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