Elektrisches Feld zweier Punktladungen
Fachbezug
Kraftfeld, Kraftvektoren. Feld- und Äquipotentiallinien. Vektorfeld.
Aufgabe
Die folgende Animation stellt das elektrische Feld dar, das zwei Punktladungen in einer Ebene erzeugen. Die in jedem Punkt auf dieser Ebene wirkende, von den Kräften beider Ladungen resultierende Kraft wird als kleiner Kraftvektor angezeigt: Damit sind sowohl die Richtung als auch die Stärke der elektrischen Kraft in diesem Punkt "sichtbar".
Das gesamte elektrische Feld kann durch die Gesamtheit aller kleinen Kraftvektoren beschrieben werden (Vektorfeld). Verbindet man diese Kraftvektoren parallel zur Kraftrichtung, erhält man elektrische Feldlinien: Sie geben die Richtung und die Stärke des elektrischen Feldes an (die Feldlinien liegen umso dichter, je höher die elektrische Feldstärke ist).
Vereinbarungsgemäß verlaufen die elektrischen Feldlinien von der positiven Ladung zur negativen Ladung.
Verbindet man die Punkte mit gleichem elektrischen Potential, erhält man Äquipotentiallinien. Mit ihnen kann das elektrische Feld ähnlich beschrieben werden wie Höhenschichtlinien einer Landkarte die Topographie einer Landschaft erkennen lassen: Je enger die Potentiallinien liegen, desto "steiler" verläuft dort das elektrische Feld: Die elektrische Feldstärke nimmt dort besonders rasch ab oder zu ...
Aktivitäten
Lerne die grundlegenden Eigenschaften von Kraftvektoren, Feldlinien und Äquipotentiallinien kennen! Hinweis: Die elektrischen Feldlinien werden stets dargestellt.
- Stelle bei gegebenen Ladungsgrößen wahlweise Kraftvektoren und Potentiallinien dar und vergleiche beide Darstellungen!
- Wähle verschiedene Ladungsgrößen für die positive Ladung und untersuche die resultierenden Felder! Fasse deine Beobachtungen in Form einfacher Skizzen zusammen, in denen du die Größe der Ladungen angibst!.
- Zusatz: Ziehe die Ladungen mit der linken Maustaste an verschiedene Positionen und beschreibe das resultierende Feldlinienbild!
Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.