zum Directory-modus

Der Begriff des elektrischen Feldes

Visualisierungen des Feldes

Zur Verdeutlichung des Feldbegriffs betrachten wir zunächst ein Experiment, mit dem das elektrische Feld verschiedener Ladungsanordnungen sichtbar gemacht werden kann. Die elektrische Feldstärke ist keine direkt sicht- oder fühlbare Größe. Deshalb wird ein Trick angewendet.

Betrachtet werden die Felder von einfachen Anordnungen, zum Beispiel einer geladenen Kugel, sowie zwei Kugeln, die einmal gleich und einmal entgegengesetzt geladen sind. Um ein elektrisches Feld sichtbar zu machen, werden viele kleine, bewegliche Probekörper in das Feld gebracht. Diese laden sich durch Polarisation auf und erfahren somit Kräfte im elektrischen Feld der Kugeln. Der Vorgang der Polarisation wird später genauer erklärt. Wichtig ist nur, dass sich die kleinen Partikel entlang der Kraftwirkung anordnen.

Bei den gezeigten Experimenten wurden in Rhizinusöl schwimmende Kunststofffasern verwendet. Das Feld wurde mit einfachen Metallelektroden erzeugt. Der Vorteil solcher Felddarstellungen ist, dass das Feld an vielen Orten gleichzeitig sichtbar wird, weil es sich um viele Probekörper handelt.

Die Linien, entlang derer sich die Fasern anordnen, werden auch Kraftlinien oder Feldlinien genannt. Sie zeigen an jedem Punkt in Richtung der Kraft, die das Feld auf einen geladenen Körper ausübt. Anders gesagt: Die Tangenten an den Feldlinien zeigen in die Richtung der dort wirkenden Kraft.

Abb.1

Die Kunststofffasern schwimmen in einer Schale mit Rhizinusöl. In der Mitte sieht man eine Elektrode, welche nicht geladen ist. Die Fasern sind regelmäßig verteilt.

Abb.2

Feldbild einer positiv geladenen Elektrode. Die Fasern ordnen sich radialsymmetrisch in Strahlen an.

Abb.3

Feldbild der positiv geladenen Elektrode mit gezeichneten Feldlinien.

Wir sehen: Die Feldlinien einer geladenen Kugel laufen strahlenförmig nach außen.

Im Folgenden sehen Sie Aufnahmen weiterer Ladungsanordnungen. Wie die Elektroden hier genau angeordnet und geladen sind, können Sie später in einer praktischen Übung selbst nachvollziehen.

Abb.4
Abb.5
Abb.6
Abb.7
Abb.8
Abb.9

Wir wollen einige Beobachtungen notieren, die allen Feldlinienbildern gemein sind. Unter der Voraussetzung, dass die Feldlinien – bzw. im Experiment die Kunststofffasern - regelmäßig angeordnet sind.

Elektrische Feldlinien
  • Feldlinien beginnen oder enden an geladenen Körpern. Laut Konvention beginnen sie an positiven Ladungen und enden an negativen Ladungen. Die Richtung einer Feldlinie wird durch eine Pfeilspitze gekennzeichnet.
  • Feldlinien zeigen an jedem Punkt in Richtung der Kraft, die dort auf einen positiv geladenen Ladungsträger wirkt.
  • Feldlinien überkreuzen sich nie.
  • Die Feldliniendichte ist ein qualitatives Maß für die Feldstärke.
Seite 3 von 8