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Der Begriff des elektrischen Feldes

Feld einer geladenen Kugel (Coulomb-Feld)

Um auch eine qualitative Aussage über die Feldstärke um eine geladene Kugel zu erhalten, kann man die Kraft messen, die sie auf eine Probeladung ausübt.

In den folgenden Projekten wird das Coulomb-Gesetz für die Kraft zwischen zwei punktförmigen oder kugelförmigen Ladungen erarbeitet. Ziel ist es, die Abhängigkeit der Kraft von Entfernung und Ladung der Kugeln kennen zu lernen und damit Vorhersagen über die Kraft auf eine Probeladung im Feld anderer Ladungen machen zu können.

JPAKMA-Projekt: Coulomb-Feld - Variation der Ladung

Arbeitsauftrag

Betrachtet werden zwei geladene, kugelförmige Körper in einem festen Abstand voneinander. Es sollen Aussagen über die wirkenden Kräfte - in Abhängigkeit von den Ladungen der beiden Kugeln - gemacht werden. Die Kräfte, die an den beiden Kugeln angreifen, werden als Kraftpfeile gezeichnet.

  • Variieren Sie die Ladungen der beiden Kugeln und betrachten Sie die dabei auftretenden Kräfte.
  • Welchen Einfluss haben die Ladungen, wenn deren Vorzeichen gleich bzw. verschieden sind?
  • Wie verändern sich die Kräfte bei einer Halbierung, Verdopplung oder einer anderen Vervielfachung einer der beiden Ladungen? Formulieren Sie die Abhängigkeit der Kraft von der linken und von der rechten Ladung.
  • Warum wirken auf beide Kugeln betragsmäßig dieselben Kräfte, auch wenn deren Ladungen völlig unterschiedlich sind?
Abb.1

JPAKMA-Projekt: Coulomb-Feld - Variation des Abstands

Arbeitsauftrag

Betrachtet werden zwei geladene, kugelförmige Körper. Die rechte Kugel kann mittels des Schiebereglers bewegt werden. Dabei wird die Kraft, die vom elektrischen Feld der linken (festen) Kugel auf die rechte Kugel wirkt, als Kraftpfeil sowie im Graphen des F- r -Diagramms dargestellt.

Bewegen Sie die rechte Kugel langsam bis zum Anschlag hin und her und interpretieren Sie den entstehenden Kraft-Entfernung-Graphen. Was für ein analytischer Zusammenhang ist zwischen Kraft und Entfernung zu vermuten?

Abb.2

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