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Elektrische Felder (E-Feld)

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 20:28 Uhr

Mit elektrischen Feldern befassen wir uns in diesem Artikel. Der Inhalt in Kurzform:

  • Zunächst gibt es eine Erklärung, was ein elektrisches Feld ist und welche Formel man hier oft verwendet.
  • Im Anschluss findet ihr Beispiele mit Zahlen zum elektrischen Feld.
  • Aufgaben / Übungen helfen euch dabei das Thema zu trainieren.
  • Videos zum Thema sind ebenfalls verfügbar.
  • Am Ende des Artikels findet sich ein Frage- und Antwortbereich zum Thema elektrische Felder.

Wir befassen uns gleich mit dem elektrischen Feld (kurz E-Feld). Dabei sehen wir uns auch wichtige Grundlagen an, um das Thema verständlich darzustellen. Wer dennoch mit den Inhalten nicht klar kommt, dem fehlen vielleicht ein paar wichtige Vorkenntnisse. In diesem Fall bitte folgende Themen zunächst nachlesen: elektrische Ladungen, elektrische Stromstärke und elektrische Spannung.

Erklärung elektrische Felder

Um verstehen zu können, was elektrische Felder sind, werfen wir zunächst einen Blick auf elektrische Ladungen. Hier unterscheidet man zwischen positiven Ladungen (+) und negativen Ladungen (-):

positive und negative Ladungen

Und damit kommen wir zum elektrischen Feld:

Hinweis:

Das elektrische Feld ist der Raum um eine elektrische Ladung, in dem Kräfte auf Ladungen ausgeübt werden.

Elektrische Felder werden in der Physik und in der Elektrotechnik durch Feldlinien dargestellt. Für diese gilt:

  1. Feldlinien gehen von plus nach minus.
  2. Elektrische Feldlinien starten und enden bei Ladungen.
  3. Feldlinien schneiden sich nicht.
  4. Je mehr Linien, desto stärker ist die dort wirkende Kraft auf einen geladenen Körper.
  5. Die Richtung der Feldlinien gibt die Richtung der wirkenden Kraft auf einen Körper an.
  6. Die Feldlinien treten stets senkrecht aus der Oberfläche eines leitenden Körpers aus.

Man unterscheidet zwischen homogenen und inhomogenen Feldern:

  • Homogenes Feld: Man bezeichnet ein Feld als homogen, wenn in allen Punkten des Feldes die gleiche Feldstärke nach Betrag und Richtung vorhanden ist.
  • Inhomogenes Feld: Man bezeichnet ein Feld als inhomogen, wenn die Feldstärke nicht in allen Punkten des Feldes konstant ist.

Wir stark ist nun das elektrische Feld? Dazu berechnen wir die elektrische Feldstärke:

Elektrische Feldstärke Formel

Dabei ist:

  • "E" die elektrische Feldstärke in Newton pro Coulomb
  • "F" die Kraft in Newton
  • "q" die Ladung in Coulomb

Die elektrische Feldstärke und die Kraft haben eine Richtung, daher die Pfeile über beiden. Im nächsten Abschnitt geht es um Beispiel(e).

Beispiele elektrische Felder

Sehen wir uns nun ein Beispiel mit Zahlen zur Formel für das elektrische Feld an.

Beispiel 1:

Jetzt sollen einfach einmal ein paar Angaben in die Gleichung eingesetzt werden. Gegeben sei eine Kraft von 5 Newton und eine Ladung von 2 Coulomb. Berechne die elektrische Feldstärke.

Lösung: Wir setzen die beiden Angaben in die Gleichung von oben ein. Wir kommen damit auf 2,5 Newton pro Coulomb.

Elektrische Feldstärke Beispiel 1

Aufgaben / Übungen elektrische Felder

Aufgabe 1: In diesem Bereich bekommt ihr Aufgaben / Übungen und Fragen zu elektrischen Feldern. Wer eine Aufgabe oder Frage nicht mag, der kann auf "Überspringen" klicken. In welcher Richtung verlaufen elektrische Feldlinien?

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Videos Elektrische Felder

Grundlagen elektrische Felder

Dieses Video befasst sich mit den Grundlagen der Elektrizitätslehre bzw. E-Lehre. Dabei wird auch ein Blick auf das elektrische Feld geworfen. Zunächst wird auf die positiven Protonen und die negativen Elektronen eingegangen (Ladungen). Gleiche Ladungen stoßen sich ab, ungleiche Ladungen ziehen sich an. Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge wird die Funktion des Elektroskops erläutert. Danach geht es an elektrische Felder und elektrische Feldlinien und die Dichte und Eigenschaften dieser Linien (Richtung, Dichte). Mit einem großen E wird die Stärke des Feldes angegeben, als Quotient aus Kraft und Ladung. Eine kleine Verbindung zu Kraft aus Masse und Beschleunigung (Erdbeschleunigung) wird ebenso vorgestellt. Mit Influenz und bewegter Ladung wird fortgefahren (Strom). Dieses Video habe ich auf Youtube.com gefunden.


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Fragen und Antworten: Elektrische Felder

In diesem Abschnitt sehen wir uns typische Fragen und Antworten zu elektrischen Feldern an.

F: Wie lernt man das Thema elektrische Felder am einfachsten?

A: Lest euch diesen Artikel gründlich durch. Lernt, wie sich elektrische Feldlinien verhalten und vollzieht das Beispiel nach. Im Anschluss macht die Aufgaben / Übungen auf dieser Page.


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