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Feld einer elektrischen Punktladung - Radialsymmetrisches Feld

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Hinweise zur Durchführung

Bei diesem Versuch wurde gewöhnlicher Hartweizengries verwendet. Als Öl nehmen wir Rizinusöl, weil es die hohen Feldstärken verträgt und es daher zu keinem Stromfluss kommt. Manche Anwender behaupten, dass sich das Experimentiergerät bei Verwendung von Rizinusöl leichter reinigen lässt.

Didaktische Hinweise


Bevor man mit Hilfe dieses Versuchs elektrische Felder "sichtbar" machen kann, sollte der Begriff der Influenz in Isolatoren besprochen werden. Zuerst werden die elektrisch neutralen Grieskörner mittels der Feldwirkung zu Dipolen, die sich dann in Feldrichtung drehen und in Ketten anordnen. Als Demonstrationsversuch bietet sich der Versuch mit dem Van de Graaf Generator an, bei dem man eine kleines Stück Watte an dem Generator vorbeifallen lässt (van de Graaf).
Meistens wird mit diesem Versuch dann das elektrischen Feld  und das Feldlinienmodell eingeführt. Die in Ketten aufgereihten Grieskörner werden durch Feldlinien ersetzt. Dabei sollte aber vor allem in der Oberstufe darauf hingewiesen werden, dass die Kraft stets tangential zur Feldlinie wirkt.
Man sollte sich aber stets der Grenzen des Feldlinienmodels bzw. der durch dieses Modell induzierten Fehlvorstellungen bewußt sein. Zum einen stellt das Feldlinienmodell das Feld nur 2-dimensional dar, obwohl elektrische Felder eigentlich räumlich ist. Das Feldlinienmodell zeigt nur die Richtung der Kraftwirkung an und nicht den Betrag der Kraft. Die Aussage, dass die Dichte der Feldlinien eine Maß für die Stärke des Feldes darstellt, ist ebenfalls gefährlich. Ebenso liegt die Fehlinterpretation nahe, dass z.B. "im Raum zwischen den Feldlinien existiert kein Feld" oder "auf eine Probeladung, die nicht auf einer Feldlinie liegt, wirkt keine Kraft" usw.
Im Anschluss an diese Versuche ergibt sich die Möglichkeit genauer auf den physikalischen Feldbegriff einzugehen, z.B. als Eigenschaft eines Raums auf einen entsprechenden Probekörper eine Kraft auszuüben. In der Oberstufe sollte kurz das allgemeine Feldkonzept zur Beschreibung von Wechselwirkung mittels Austauschteilchen besprochen werden.

Weiteres Material und Links


Videos

Radialsymmetrisches Feld mit Van de Graaf (Papierbüschel)
Influenz (Van de Graaf mit Wattebausch)
Feld zweier Punktladungen
Feld einer geladenen Spitze
Feld im Inneren eines Kondensators
Flammsonde
Elektronenablenkröhre
Kapazität eines Kugel (abh. vom Abstand)
Kapazität einer Kugel (abh. von der Spannung)
Feld einer Kugel: Cavendish-Versuch

Links

 

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Versuche zum Thema Ladungen
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