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Konzept der Feldlinien – elektrisches Feld

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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Konzept der Feldlinien – elektrisches Feld
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Konzept der Feldlinien – elektrisches Feld Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Konzept der Feldlinien – elektrisches Feld kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, was man unter einem elektrischen Feld versteht.

    Tipps

    Was weißt du über die Coulombkraft?

    Wie verhalten sich zwei negative Ladungen zueinander?

    Lösung

    Das elektrische Feld ist ein physikalisches Feld (wie auch das Magnetfeld oder Gravitationsfeld), das durch die Coulombkraft auf elektrische Ladungen wirkt.

    Ein solches Feld kann dabei auf zwei Wegen erzeugt werden. Entweder durch eine Ladung selbst (wie beispielsweise einem Proton) oder durch ein sich veränderndes Magnetfeld.

  • Gib den richtigen Verlauf der Feldlinien einer Ladung an.

    Tipps

    Positive Ladungen werden mit einem Plus und negative mit einem Minus dargestellt.

    Feldlinien haben immer eine Richtung.

    Lösung

    Das elektrische Feld ist der Raum um eine elektrische Ladung, in dem Kräfte auf Ladungen ausgeübt werden. Zur grafischen Veranschaulichung zeichnet man sogenannte Feldlinien ein, welche wichtige Eigenschaften eines elektrostatischen Feldes wiedergeben.

    Diese Feldlinien haben immer eine Richtung, welche durch kleine Pfeile auf den Linien angegeben wird. Die beiden Bilder mit den konzentrischen Kreisen ohne Richtung können somit ausgeschlossen werden.

    Weiterhin verlaufen Feldlinien immer von der positiven Ladung zur negativen Ladung.

    Somit kann das Bild, in welchem die Pfeile zur negativen Ladung zeigen, ebenfalls ausgeschlossen werden.

    Richtig ist nur die Antwort, in welcher die Pfeile von der positiven Ladung weg gerichtet sind.

  • Gib an, was man unter einem homogenen elektrischen Feld versteht.

    Tipps

    Wie sieht ein Kondensator aus und was ist an diesem so besonders?

    Homogene elektrische Felder lassen sich besonders gut in Kondensatoren untersuchen.

    Kondensatoren bestehen im Wesentlichen aus zwei parallelen Metallplatten, welche unterschiedlich geladen sind.

    Lösung

    Bei elektrischen Feldern unterscheidet man zwischen homogenen elektrischen Feldern und inhomogenen elektrischen Feldern. Dabei verlaufen die Feldlinien unterschiedlich.

    Um zu verstehen, was ein homogenes Feld ist, hilft es, sich einen Kondensator anzuschauen.

    Rechts ist ein Schema eines Plattenkondensators zu sehen. Dieser besteht aus zwei Metallplatten, welche durch einen Isolator, dem sogenannten Dielektrikum (z.B. Luft oder Keramik), getrennt sind. Die linke Seite ist hierbei positiv und die rechte Seite negativ geladen. Zwischen beiden Platten entsteht somit ein elektrisches Feld mit ganz bestimmten Eigenschaften.

    Bei einem solchen homogenen Feld verlaufen die Feldlinien eines elektrischen Feldes an allen Stellen parallel, gleich gerichtet und gleich dicht. Die Kraft auf einem Probekörper in dem Feld ist an allen Stellen gleich.

  • Gib an, warum gerade homogene elektrische Felder so wichtig für Physiker sind.

    Tipps

    Welche Eigenschaften haben Feldlinien?

    Was ist das Besondere an einem Kondensator?

    Lösung

    Bei elektrischen Feldern unterscheidet man zwischen homogenen und inhomogenen elektrischen Feldern. Dabei verlaufen die Feldlinien unterschiedlich.

    Bei einem homogenen Feld verlaufen die Feldlinien eines elektrischen Feldes an allen Stellen parallel, gleich gerichtet und gleich dicht. Die Kraft auf einem Probekörper in dem Feld ist an allen Stellen gleich.

    Diese vereinfachte Struktur des Feldes hat den Vorteil, dass Berechnungen besonders simpel sind und der mathematische Aufwand kleiner ist.

    Aus diesem Grund sind auch Kondensatoren, in welchen immer homogene Felder zu finden sind, sehr zentrale und beliebte Bauteile der Elektronik.

  • Gib an, in welche Richtung Feldlinien verlaufen.

    Tipps

    Stelle dir eine Ladung mit einem elektrischen Feld vor. Lassen sich alle Antworten oben eindeutig zuordnen?

    Wo ist beispielsweise die rechte Seite einer Ladung?

    Lösung

    Das elektrische Feld ist der Raum um eine elektrische Ladung, in dem Kräfte auf Ladungen ausgeübt werden. Zur grafischen Veranschaulichung zeichnet man so genannte Feldlinien ein, welche wichtige Eigenschaften eines elektrostatischen Feldes wiedergeben.

    Diese Feldlinien haben immer eine Richtung, welche durch kleine Pfeile auf den Linien angegeben wird. Feldlinien verlaufen immer von der positiven Ladung zur negativen Ladung.

    Somit gilt: Feldlinien im elektrischen Feld verlaufen immer von plus nach minus.

  • Gib die Eigenschaften von Feldlinien an.

    Tipps

    Zeichne ein Proton, ein Elektron und die dazugehörigen Feldlinien auf einen Zettel und überprüfe die Aussagen oben.

    Lösung

    Um die Aufgabe lösen zu können, hilft es dir sicherlich, ein Proton, ein Elektron und die dazugehörigen Feldlinien auf einem Zettel zu zeichnen, um die Aussagen oben zu überprüfen.
    Ergebnis: Alle fünf Aussagen sind wahr. Feldlinien...

    • veranschaulichen die auf einen Probekörper ausgeübte Kraft
    • verlaufen von plus nach minus
    • besitzen eine Feldliniendichte proportional zur Feldstärke
    • schneiden sich nicht
    • stehen immer senkrecht auf den Äquipotentialflächen
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