Elektrische Feldlinien (Grießbilder)

Kurzbeschreibung

In eine flache Glasschale wird eine dünne Schicht Rizinusöl gegossen (einige mm). Als Elektroden dienen runde bzw. stangenförmige Messingstücke. Das ganze wird auf einer Schreibprojektion aufgebaut und die Elektroden mit den Polen der Influenzmaschine verbunden. Man streut Hartweizengrieß auf die Rizinusoberfläche und lädt die Elektroden auf. Die Grießkörner bilden dann entlang der Feldlinien Ketten. Folgende Anordnungen lassen sich demonstrieren: Monopol, Dipol, Punktladung gegen Platte, Plattenkondensator, Quadrupol.

Betriebsanleitungen: Lampen, Elektrogeräte, Influenzmaschine

Physkalische Erklärung

Ein elektrisches Feld ist der Zustand des Raums um ein elektrisch geladenes Objekt, in dem auf elektrische Ladungen Kräfte wirken. Nimmt man z. B. eine Punktladung an einem bestimmten Ort an, weist der, diese Ladung umgebende Raum, spezielle Eigenschaften auf. Wird an diesen Ort eine weitere Punktladung gebracht, wirken die Raumkräfte auf diese Punktladung ein. Daher kann ein elektrisches Feld als „Wirkungsbereich einer elektrischen Ladung“ betrachtet werden. Die Kraft umso kleiner, je größer der Abstand vom Zentrum des elektrischen Feldes ist. Die Stärke eines elektrischen Feldes wird „elektrische Feldstärke“ genannt. Das elektrostatische Feld wird von elektrostatischen Ladungen erzeugt. Im Endlichen haben die Feldlinien ihren Anfangs-, bzw. Endpunkt stets an Ladungen. Per Definition ist der Richtungssinn so festgelegt, dass er die Kraftwirkung auf eine positive Ladung angibt. Feldlinien führen also stets von positiven zu negativen Ladungen.

Wählt man die Feldliniendichte an den Ladungen, so ist die Feldliniendichte ein Maß für die Feldstärke.

Abb. 1) Bei zwei ungleichnamig aber gleich stark geladenen Kugeln bilden die Feldlinien ein kugesymmetrisches Feld (Radialfeld)
Abb. 2) Im Raum zwischen den ungleichnamig geladenen Platten verlaufen die Feldlinien, abgesehen von den Randgebieten parallel.
Abb. 3) Eine isolierte, ungeladene oder gegensinnig geladene Kugel im Feld eines Plattenkondensators deformiert das ursprünglich homogene Feld.
Abb. 4) Diese Anordnung zeigt das Feld einer geladenen Kugel, die sich in der Nähe einer gegensinnig geladenen oder geerdeten Kugel befindet. Das Feld ist nicht kugelsymetrisch.
Abb. 5) Diese Abbildung zeigt einen Quadrupol aus vier geladenen Punktladungen (zwei negativ, zwei positiv).

• zum Film Monopol


• zum Film Dipol


• zur Animation 1


• zur Animation 2