Frage von roromoloko, 82

Kann mir jemand diese Abbildung erklären - E-Lehre?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Mathematik & Physik, 30

Die gekrümmte Fläche veranschaulicht in der Tat, wie @karajan9 sagt, das Potential elektrisch geladener Pole als Funktion zweier Ortskoordinaten (eigentlich ist ein Feld ja im 3D-Raum, aber die dritte Achse braucht man ja für das Potential). Dessen Gefälle ist die Feldstärke und ist ein Vektor, denn sie zeigt in eine Richtung, nämlich die, in der das Potential am steilsten abfällt.

Wie Du sehen kannst, gibt es hier zwei Pole, einen positiven (im Mittelpunkt des grünen Berges) und einen negativen (im Mittelpunkt der blauen Schlucht).

Die Kraft richtet sich danach, welche Ladung ein weiterer Körper (rote Kügelchen) hat. Die Zeichnung ist übrigens fehlerhaft, denn auf das rechte Kügelchen, das den Berg hoch fällt, gehört ein Minuszeichen. Man kann es sich mit Abstrichen als Blase oder luftgefüllte Kugel in einem dichteren Medium vorstellen.

Allerdings hat auch karajan einen Fehler gemacht, denn das Potential ist ~1/r. Die Feldstärke, also das Gefälle, hat eine 1/r²-Charakteristik.

Kommentar von roromoloko ,

Wenn ein positiv geladener Körper zum Pluspol gelangt, wird doch Energie benötigt. Wieso sollte dann dort ein Minus stehen?

Hätte vielleicht noch eine Frage zum Potenzial.. Wieso steht dort ein 1/r? Ich bleibe nämlich gerade an der Formel des Coulomb Potenzial hängen und weiß nicht genau was ich damit anfangen soll :/

Kommentar von SlowPhil ,

Wenn ein positiv geladener Körper zum Pluspol gelangt, wird doch Energie benötigt.

Völlig richtig. Deshalb auch das Folgende.

Wieso sollte dann dort ein Minus stehen?

Weil das rechte Kügelchen negativ geladen sein muss. Sonst wird es nicht zum Pluspol gezogen.

Hätte vielleicht noch eine Frage zum Potenzial.. Wieso steht dort ein 1/r?

Weil die Feldstärke/Kraft im kugelsymmetrischen Fall ~1/r² ist. Dies ist so, weil sich, anschaulich gesprochen, die Feldlinien auf die Fläche 4πr² verteilen. Physikalisch gesprochen ist es der Fluss des elektrischen Feldes, und der hängt allein von der Ladung ab.

Kommentar von roromoloko ,

Wenn es aber negativ geladen ist, dann muss doch auch keine Kraft angewendet werden ..?

Kommentar von SlowPhil ,

Was heißt »muss nicht angewendet werden«? Es wird doch gezeigt, dass das rechte Kügelchen »den Berg hoch« gezogen, d.h. dahin gezogen wird, wo der Potentialberg ist. Es wirkt also eine Kraft auf ihn, und zwar eine anziehende, in Richtung positives Potential. Deshalb muss die Ladung ja negativ sein.

Kommentar von Wechselfreund ,

Die Zeichnung ist übrigens fehlerhaft, denn auf das rechte Kügelchen, das den Berg hoch fällt,
Verstehe das eher so, dass das Teilchen bei Annäherung abgestoßen wird, es muss bergauf gedrückt werden (gegen die Steigung)

Kommentar von SlowPhil ,

Dass die Zeichnung fehlerhaft ist, habe ich ja schon geschrieben. Das rechte Kügelchen muss negativ geladen sein. dann wird es sozusagen nach oben beschleunigt, wie eine Gasblase in einer Flüssigkeit.

Kommentar von roromoloko ,

Tut mir Leid aber ixh hatte einen mega Denkfehler und zwar dachte ich dass keine kraft notwendig ist wenn zwei entgegengesetze ladungen angezogen werden

Kommentar von roromoloko ,

Dachte es eine äußere kraft wirkt auf das positiv geladene Teilchen

Kommentar von roromoloko ,

*Dachte ausserdem, dass (..)

Kommentar von roromoloko ,

Mit Potenzial meint man doch die Spannung oder? 

Kommentar von SlowPhil ,

Die Spannung ist die Potentialdifferenz. Auf diesem Bild hier mit den Flächen ist sie als vertikale Distanz dargestellt. man darf nicht vergessen, dass es sich um die Darstellung des Potentials in einer Ebene handelt. Die Höhen sind also keine räumlichen Höhen irgendeiner Art.

Antwort
von karajan9, 27

Das Bild stellt dar, wie sich ein positiv geladener Körper bei verschiedenen anderen Potentialen verhalten würde. Bildlich kannst du dir das so vorstellen, als ob hier keine elektrischen sondern Gravitationskräfte wirken.

Das negative Potential formt ein Loch in das der positive Körper "reinfallen" würde, sprich er wird angezogen. Auf den Berg kommt der hingegen nur mit einer Extra-Kraft hinauf; das steht für die Abstoßung.

Je stärker das Gefälle des Geländes desto stärker ist die wirkende Kraft.

Die Form des Geländes entspricht auch dem, wie das Feld tatsächlich aussehen würde und zwar eine Proportionalität zu 1/r².

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community