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Der Begriff des elektrischen Feldes

Superposition - Übungen

JPAKMA-Projekt: Zwei gleichnamige Ladungen

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In diesem Applet sehen Sie die Fotografie eines mit Hilfe von Grießkörnern sichtbar gemachten Feldes. Reproduzieren Sie dieses Feldbild mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Ladungseinheiten und betrachten Sie das Feld mittels des Pfeils, sowie der "Pfeil stempeln"- oder "Zeichnen"-Funktionen.

Abb.1

Es handelt sich um zwei gleich geladene Kugeln. Aus der Superposition der beiden Radialfelder ergeben sich Feldlinien, die die Tendenz haben, sich gegenseitig zu verdrängen.

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JPAKMA-Projekt: Zwei ungleichnamige Ladungen

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Abb.2

Es handelt sich um zwei entgegengesetzt gleich geladene Kugeln. Aus der Superposition der beiden Radialfelder ergeben sich Feldlinien, die in Bögen von der einen zur anderen Kugel verlaufen.

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JPAKMA-Projekt: Kondensator

Als weitere Anwendung wollen wir das Feld eines Plattenkondensators erklären. Zur Erinnerung: Ein Plattenkondensator besteht aus zwei parallelen, entgegengesetzt geladenen Metallplatten. In der Abbildung ist das mit Kunststofffasern erzeugte Feldlinienbild einer solchen Anordnung zu sehen. Es zeigt sich, dass das Feld im Bereich zwischen den Platten nahezu homogen ist.

Hinweis
Ein homogenes Feld besitzt an jedem Ort des Raumes eine nach Betrag und Richtung konstante Feldstärke.

Um zu sehen, wie dieses Feld zustande kommt, setzen wir die Platten jeweils aus einer "Schnur" von Punktladungen zusammen, wobei linke und rechte Platte entgegengesetztes Ladungsvorzeichen besitzen. Jede Punktladung für sich erzeugt das bekannte radiale Coulomb-Feld. Durch Überlagerung entsteht daraus das typische Kondensatorfeld.

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Abb.3

JPAKMA-Projekt: Ringförmige Elektrode

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Auch hier besteht die Möglichkeit, die Ringelektrode aus einer Schnur von Punktladungen zusammenzusetzen. Welche alternative Möglichkeit gibt es, das Feld im Außenbereich des Ringes zu modellieren?

Abb.4

Das Feld einer homogen geladenen Kugel stimmt im Außenbereich mit dem Feld einer gleich großen Punktladung im Mittelpunkt dieser Kugel überein. Nach demselben Prinzip lässt sich hier im Zweidimensionalen das Feld der Ringelektrode nachmodellieren, indem man eine Punktladung in die Mitte des Ringes setzt. Das so erzeugte Feld stimmt im Außenbereich qualitativ mit dem Feld der Ringelektrode überein.

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