E_Feld Anfängerfragen?
Erstmal habe ich generell eine Frage zu dem elektrischen Feld. Wie ich verstanden habe, bilden elektrisch geladene Körper ein elektrisch geladenes Feld, wobei Feldlinien entstehen. Hier zur ersten Frage: Wie kann man sich diese Feldlinien vorstellen? Diese gehen ja von positiven zum negativen Pol ( wieso eigentlich?). Wie wird die Anzahl der Feldlinien bestimmt, beziehungsweise, verstehe ich richtig, dass durch die Veranschaulichung mit Feldlinien darauf hingewiesen werden soll (anhand der Dichte), wie stark die Anziehung an einem bestimmten Ort ist? Ich habe auch versuche gesehen, bei denen sich bspw Reiskörner identisch zu einem elektrischen Feld ausgelegt haben. Die Feldlinien geben ja irgendwie schon die „Richtung der Anziehung“ an, oder wie kann man das verstehen. Was passiert eigentlich zwischen den Feldlinien? Wieso kann es keine Überschneidung zwischen den Feldlinien geben?
Dann laß ich folgendes: „In jedem Punkt des Raumes gibt die Tangente an die durch diesen Punkt gehende Kurve die Richtung der wirkenden Kraft an“
Meint man hierbei die Tangente vom geladen Objekt (welches das elektrische Feld erzeugt) und die Kurve, auf der sich der jeweilige Gegenstand befindet?
d
s
3 Antworten
ein elektrisch geladenes Feld,
Nur der Körper ist geladen nicht das Feld.
Wie kann man sich diese Feldlinien vorstellen?
Die Feldlinien sind die Begrenzungen sogenannter Flussröhren und jede Flussröhre transportiert den selben Fluss ergo liegen sie weiter auseinander je kleiner die Flussdichte ist. Die Feldlinien dienen jedoch lediglich der Veranschaulichung und treten so eigentlich nicht auf. In Wirklichkeit ist es ein Feldgebiet, also in jedem Punkt dieses Gebietes hast du ein Feld.
Wie wird die Anzahl der Feldlinien bestimmt, beziehungsweise, verstehe ich richtig, dass durch die Veranschaulichung mit Feldlinien darauf hingewiesen werden soll (anhand der Dichte), wie stark die Anziehung an einem bestimmten Ort ist?
Die Dichte veranschaulicht die Flussdichte. Meistens ist diese aber direkt Porportional zur Feldstärke und die Feldstärke ist proportional zur Anziehungskraft, also meistens gilt je Dichter die Feldlinien desto höher die Kraft auf einen Probekörper.
Die Feldlinien geben ja irgendwie schon die „Richtung der Anziehung“ an
Die Richtung des Feldes. Das Feld selbst ist ein Vektorfeld hat also in jedem Punkt eine Stärke bzw Dichte und eine Richtung.
Wieso kann es keine Überschneidung zwischen den Feldlinien geben?
Ist per Definition so und kommt aus der Bildungsvotschrift aus den Flussröhren. Würden sich die Feldlinien berühren wäre an diesem Punkt die Flussdichte unendlich.
Meint man hierbei die Tangente vom geladen Objekt (welches das elektrische Feld erzeugt) und die Kurve, auf der sich der jeweilige Gegenstand befindet?
Eine Tangente auf die Feldlinie.
Also ich versuch mal so gut es geht zu Antworten😅
1. Unser Physiklehrer sagte zu uns man muss es sich z.b an einer aktuellen so vorstellen als wäre um die Kugel so eine Art Kaktus wobei diese Art es sich vorzustellen sehr unpräzise ist weil ja die tatsächlichen Kraft nicht nur an den Linien wirkt sonder überall nur eben nicht überall gleich stark, also ich stelle mir so vor als wäre der Gegenstand von dem sie ausgehen eine Lampe die überall Licht aussendet, dieses wird auf weitere Entfernung immer schwächer.
2. Von Plus zu Minus wurde mehr oder weniger einfach festgelegt. Die Linien führen immer in die Richtung in die eine Positive Ladung im Feld ausgelenkt werden würde.
3. Richtig, um so dichter die Feldlinien umso stärker die wirkende Kraft allerdings immer mur im Verhältnis es gibt keine genauen Angaben.
4. Ja sie geben die Richtung
5. Zwischen den Feldlinien wirkt genauso eine Kraft wie auf den Linien diese werden nur zur Veranschaulichung verwender deswegen das Beispiel mit dem Licht das ist überall und wird immer schwächer und umso schwächer das Licht umsonschwächer dir Kraft
6. Feldlinien können sich nicht überschneiden weil dann ja an einem Punkt(dem Schnittpunkt) 2 Kräfte in Unterschiedliche Richtungen wirken würden, das ist nicht möglich
7. Man meint dabei die Feldlinie die ja vom Objekt weg führt und dann einen bestimmten Punkt dieser Feldlinie, da legst legst eine Tangnte an und in diese Richtung ik die die Tangente zeigt wirkt die Kraft
Hoffe ich konnte mich Halbwegs klar ausdrücken und so weiterhelfen.
Freundliche Grüße Johannes M17
Feldlinien zeichnet man nur ein, um zu veranschaulichen, in welche Richtung an gewissen Punkten eine Ladung angezogen werden würde.
Sie gehen vom + zu -, da man sich immer ansieht, wie eine positive Ladung sich im Feld verhalten würde. Diese stoßt sich von + ab und wird von - angezogen.
Diese Analogie zwischen Feldliniendichte und stärke ist eigentlich Blödsinn. Man kann beliebig viele Feldlinien zeichnen. Der ganze Raum ist von Feldlinien durchzogen. Aber wenn man sie immer in gleichen Abstand einzeichnet, kann man aufgrund der Dichte die Stärke ungefähr erkennen.
Zwischen Feldlinien könnte man unendlich viele Feldlinien mit ähnlicher Form wieder einzeichnen.
Man meint die Tangente an der Feldlinie, an dem Punkt, wo das Teilchen sitzt. Würden sich Feldlinien überschneiden, hätte man an diesem Punkt zwei unterschiedliche Kräfte, was nicht sein kann.
Ein Faradayischer Käfig ist praktisch eine Hülle aus einem leitenden Metall. Das E Feld von außer oder innerhalb induziert sognenannte Wirbelströme an der Oberfläche, also das Metall bildet viele kleine E Felder entgegen des außerhalb liegenden E Feldes, sodass sich das gesammte E Feld an der Oberfläche ausgleicht. Somit schirmt der Käfig das E Feld ab und kann es nicht durchdringen.
Ja, mithilfe des Gauß-Gesetzes, aber das ist etwas komplizierter
Allgemein eine Frage zu E Feldern. Ich habe gelesen, dass die Feldllinien immer senkrecht stehen. Die Begründung war auch ganz spannend: die resultierende Krsft wird zerlegt sodads sich das elektron entlang der Fläche bewegt bis die Feldlinie senkrecht steht. Hierzu jedoch folgende Frage. Wieso ist die Kraft entlang des Leiters genau 0, wenn die Feldlinie senkrecht steht? Könnze man von dort nicht wieder ein Kräfteparallelogramm zeichnen, sodass sich das Elektron wieder "zurück" bewegt? Ps: Feldlinien kreuzen sich nicht, wie bestimmt man jetzt aber die resultierende Wirkung eines beispielswekse elektrons durch ekn elektrisches Feld, das sich in dkesem Sinne auf der Krümmung befindet?
Die Elektronen erfahren an der Leiteroberfläche eine Kraft vom E Feld, und zwar normal zu Oberfläche, sie werden praktisch hineingedrückt, können aber nicht aus den Leiter heraus. Dadurch entsteht eine Ladungsverschiebung im Leiter, das gegen das E Feld wirkt. Also Elektronen wandern"tiefer" in den Leiter, dadurch ist die Oberfläche positiver geladen. Dies wirkt dem E feld entgegen, wodurch im Innenraum die Nettokraft 0 ist.
Da die Feldlinien normal auf die Oberfläche stehen, werden die Elektronen nur hinein, aber nicht hinausgedrückt, dh. sie bewegen sich nicht nach links oder rechts. Dies würde sonst zu einem Strom im Leiter führen, was wiederum ein E Feld erzeugt.
Wenn man das E feld kennt, dann existiert an der Stelle x vom Elektron eine gewisse Feldstärke E(x). Die Richtung der Kraft die Tangentiale an x entlang der Feldlinie. Die Kraft ist E*q=F q für die Ladung.
Anmerkung: man muss immer das Vorzeichen der Ladungen betrachten, also -q für das Elektron, drum kann es wie oben genannt auch sein, dass die Elektronen nach außen statt innen "gedrückt" werden.
Erstmal auch hierfür vielen Dank für die Erklärung. ALso ja, ich habe verstanden, dass die Elektronen quasi eine Kraft erfahren, aber nicht rauskönnen sodass sich diese entlang der Oberfläche des Leiters bewegen und das so lange, bis ein 90 Grad Winkel hergestellt worden ist. Nur verstehe ich genau nicht, wieso ausgerechnet wenn 90 Grad hergestellt ist, die Elektronen sich nicht weiter bewegen würden. Irgendwie kann man da ja ein Kräfteparallelogramm einzeichnen und dann sieht man ein, dass nur bei 90 Grad die Kräfte so zerlegt werden würden, dass die anderen zwei Kräfte keinen direkten Einfluss auf die Bewegungsrichtung haben. Dann zum E-Feld beziehungsweise der Nettosumme von 0: Wie stellt man sich das jetzt genau vor, also: Die stärke des E Feld muss ja eigentlich auch von der Entfernung abhängen. Angenommen, die Entfernung vom Leiter ist weit entfernt, so nimm die Feldstärke ab. Im Leiter selber jedoch, entsteht ja wie du beschrieben hast, auch ein E Feld. DIe Ladungen in diesem Feld jedoch, sind nicht so weit voneinander entfernt. Wieso ist dann genau an dieser Stelle die Gesamkraft 0?
Ich habe Mal ein Bild hochgeladen, in dem zu sehen ist, was ich jeweils meine. Beim ersten Abschnitt geht es mir darum wie die Tangente nun genau verläuft, ich weiß was eine Tangente ist aber die beispielsweise Elktronen werden ja vom positiv geladenen objekt angezogen, zeigt jetzt die Tangente Richtung positiv geladenen Objekt, oder wie ist das zu verstehen? Im zweiten Abschnitt habe ich die Kräftezerlegung Mal eingezeichnet.
Zum Bild zuerst. Keine Ahnung was genau dargestellt sein soll. Wenn man eine Feldlinie und Elektron, das auf dieser Linie sitzt, dann kannst du eine Tangete genau an diesem Punkt an die Feldlinie anlegen. Eine Tangente hat per se keine Richtung. Nun kannst du schauen in welche Richtung die Feldlinien zeigen, immer von + nach -. Da ein Elektron negative Ladung hat, zeigt nun die Kraft entgegen der Richtung der Feldlinie in dieselbe Richtung wie die Tangente.
Zum Netto 0: e Erfahren eine Kraft im Leiter. Betrachten wir ein Atom im Leiter. Dabei wird das e entgegen des E Feldes leicht verschoben, die Atomrümpfe (positiv) bleiben am sleben Ort. Dadurch entsteht eine Ladungsverschiebung, da Atomrumpf und e nicht mehr nach beisammen sind, wirkt es lokal gesehen nicht mehr Neutral sondern wie ein elektrischer Dipol. Dabei kann man wieder E Felder vom Atomrumpf zum e einzeichenen. Die Stärke hängt wiederum von der Entfernung zwischen den Atombestandteilen ab. Diese entfernen sich je stärker das äußere E Feld ist, bis sich die KRäfte ausgleichen. Wenn man gegen eine Wand drückt, dann drückt die Wand mit derselben Kraft gegen einen selbst - die Kräfte sind ausgelichen, da sich die Wand nicht bewegt. So ist es etwa auch bei dem Metall. Nun machen das ganz viele Atome an der Oberfläche und jedes Atom bildet ein eigenes E Feld, das gegen das Äußere wirkt. Somit hat man auf der anderen Seite des Leiters kein E Feld mehr, da sie sich ausgleichen.
Die Erklärung zu den Atomrümpfen habe ich verstanden. Nur jetzt spezifisch dazu noch eine Frage. Auf das Elektron also, wirkt ein Kräftegleichgewicht, okay. Wenn ein Blitz auf ein Auto einschlägt, dann tragen die Leute keine folgen, weil das elektrische Feld ausgeglichen wird. Wie überträgt man jetzt das Kräftegleichgewicht der Elektronen auf genau dieses Beispiel? Also ja, die Elektronen sind nun in Ruhe, da Fr 0 ist. Aber wieso ist dadurch nun das elektrische Feld ausgeglichen, beziehungsweise die Wirkung des elektrischen Felds aufgehoben. Würden wir ja die Folgen durch den Blitz erfahren, so würden wir verbrennen. Würde die Verbrennung durch die Kraft des elektrischen Felds resultieren, oder wie stellt man sich das vor. Und weil diese Kraft ausgeglichen wird, erfahren wir diese nicht? Ich finde es voll schwer, das Prinzip sich logisch vorzustellen.
zur Tangente: Ich habe mal nochmal ein Bild eingefügt xd: also mein Problem ist folgendes: Die Feldlinien kreuzen sich nicht. Okay, wenn ich mich also auf einer gekrümmten Feldlinie befinde, dann muss ich ja trotzdem richtung geladenen Körper angezogen werden. Das heißt ja die Tangente muss Richtung geladenen Körper zeigen oder wie verstehe ich das, ich weiß das meine fragen sehr blöd rüberkommen aber es ist irgendwie so schwer für mich das logisch zu verstehen.
Könntest du vielleicht nochmal auf die Rotation des Elektrons eingehen (also das mit den 90 Grad hinsichtlich der kräftezerlegung)?
Zum Bild: du hast keine Tangente eingezeichnet. Mach mal folgendes: zeichne einen + pol und einen - pol und eine Probeladung +, so wie du es eh schon gemacht hast. Nun zeichne die Kraft ein, die der + Pol auf die Ladung ausübt und jene, die der - Pol ausübt. Nun addierst du die Kräfte. (zeichnet man als Vektoren) Was da ensteht ist nciht anderes, als ein Tangentenvektor an die Feldlinie, die durch die Position der Ladung geht.
Das Biltz Auto Beispiel ist ein anderes Phänomen. Hier leitet das Auto den Strom in die Erde, das Auto ist innen nicht aus Metall sondern aus einem Nichtleiter, somit läuft kaum Strom durch die Insassen. Es ensteht durch den Stromfluss aber sehr wohl ein Feld. Wäre das auto ein richtiger Faradyischer Käfig, hätte man auch keinen Empfang im Auto. Dennoch wirkt das elektrische Feld des Blitzes nicht im Auto, da es wie bei einem Faradyischen Käfig abgeschirmt wird.
Danke, schöne Erklärung. Nochmal zur Tangente ( ;( ): Ich verstehe die Vorangehensweise, nur würde es dann wirklich sein, dass FR in die RIchtung des jeweiligen Pols zeigt? Und könntest du vielleicht auf diese 90 Grad nochmal kurz eingehen?
Die Kraft F würde nicht unbedigt in die Richtung gerade zum Pol zeigen, eben in die Richtung entlang der Tangente.
DIe 90 Grad kommen dann durch die Überlagerung der Felder des äußeren E Feldes mit den E Feldern der Atome Zustande. Das zu zeichnen wäre schwierig, da man sehr viele Atome berechnen müsste.
Danke Enzi!
Also geben die jeweiligen Feldlinien nur an, wo ein Körper hingezogen werden würde. Es gibt aber eigentlich (unendlich) viele Feldlinien, die man jedoch zur Veranschaulichung nicht alle einzeichnet, richtig? Und wie ist das jetzt (falls du dich damit auskennst) mit dem (hab dem Namen vergessen) farradischen Käfig? Irgendwie wird durch diesen ein neues elektrisches Feld gebildet und dies gleicht die Wirkung des 1 aus? Könntest du mir das verständlich anhand eines Beispiels darlegen?