Feldbilder

2. Elektrisches Feld

2.1 Feldlinienbilder

1. In der Umgebung geladener Körper werden Kräfte auf Ladungen ausgeübt, z.B.:

der geladene Bandgenerator zieht einen geladenen Tischtennisball an oder stößt ihn ab (je nach Ladung des Balls);
eine durch Reibung geladene Folie zieht ein geladenes Stück Aluminium-Folie an oder stößt es ab.

Von Michael Faraday (1791 – 1869) wurde folgende Sichtweise eingeführt:

Im Raum um einen elektrisch geladenen Körper besteht ein elektrisches Feld. Im elektrischen Feld werden auf Ladungen Kräfte ausgeübt.

2. Elektrische Felder werden durch Feldlinien dargestellt. Dies sind gedachte Linien, deren Tangentialrichtung in jedem Punkt des Feldes die Richtung der dort wirkenden Kraft auf eine positive Probeladung angibt.

Eigenschaften von Feldlinien:

Feldlinien verlaufen von + nach – (Festlegung).
Feldlinien dürfen sich nicht kreuzen.
Feldlinien stehen senkrecht auf der Oberfläche metallischer Leiter.

3. Zwischen zwei planparallelen Platten, deren Abstand nicht zu groß ist, besteht ein homogenes Feld:

4. Ein radiales Feld findet sich zwischen zwei konzentrischen Kugeln. Zu erkennen ist auch: das Innere einer Hohlkugel ist feldfrei.

5. Zwei entgegengesetzt geladene Kugeln: Das Feldlinienbild kann als Überlagerung der beiden Radialfelder verstanden werden.

Beispiele für geladene Kugeln (Simulationsrechnungen):


Q₁ = 10 C Q₂ = –10 C
Q₁ = 10 C Q₂ = 10 C
Q₁ = 10 C Q₂ = 20 C
Q₁ = 10 C Q₂ = 10 C Q₃ = –10 C

Übungen

1. Skizzieren Sie das elektrische Feldlinienbild für folgende Anordnungen. Die Ladungsmengen sind jeweils gleich groß.

2. a) Geben Sie eine Begründung dafür an, dass elektrische Feldlinien stets senkrecht auf der Oberfläche metallischer Leiter stehen.
b) In Feldlinienbildern enden häufig Feldlinien nicht an Ladungen. So wird z.B. das Feld einer geladenen Kugel meist nur so dargestellt:

Warum ist dies kein Widerspruch zu der Eigenschaft, dass Feldlinien immer zwischen zwei verschiedenen Ladungen verlaufen?