Das elektrische Feld ist ein Raum, in dem elektrische Kräfte auftreten. Die Struktur des elektrischen Feldes hängt stark von der Anordnung der geladenen Körper ab. Diese Struktur veranschaulichen wir modellhaft mithilfe von sogenannten Feldlinien.
Darstellung der Feldlinien durch die Bewegung einer Probeladung (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.
Nachweis durch die Influenz und Ausrichtung gut polarisierbarer Nichtleiter (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.
Eigenschaften von Feldliniendarstellungen
- In der Elektrostatik treten die Feldlinien aus metallischen Leitern senkrecht aus bzw. ein.
- Feldlinien schneiden sich nicht.
- Mit einer höheren Feldliniendichte symbolisierst du ein stärkeres elektrisches Feld.
- Eine Feldlinien zeigt an einem Ort immer in die Richtung, in die die Kraft auf einen positiv geladenen Probekörper an dieser Stelle wirkt.
Wichtige Feldformen
| homogenes Feld | radialsymmetrisches Feld | Feld zweier entgegengesetzt geladener Punktladungen | Abschirmung eines elektrischen Feldes |
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Spitzeneffekt
Ist ein metallischer Körper mit einer bestimmten Ladung aufgeladen, so ist das elektrische Feld in seiner Umgebung dort am stärksten, wo der Körper kleine Krümmungsradien aufweist. Dies ist z.B. an Spitzen der Fall. Hier kann das elektrische Feld so stark werden, dass bei negativer Ladung des Körpers Elektronen aus dem Körper austreten können oder bei positiver Ladung Elektronen aus der Umgebung in den Körper übergehen.