Elektrisches Feld (I)

Grundsätzliches
(c) Friedrich Sick
e-feld-1
Trennt man zwischen zwei isoliert platzierten elektrisch leitfähigen Teilen (Elektroden) die elektrische Ladung z.B. durch eine Spannungsquelle, so entstehen zwischen den geladenen Teilen auf Grund des Ausgleichsbestrebens der elektrischen Ladung mechanische (Anziehungs)kräfte. Dabei ist zu beobachten, dass sich gleichartig geladene Gegenstände abstoßen, ungleichartig geladene Gegenstände anziehen.
Diese Kraftwirkung auf el. geladene Teilchen nennt man elektrisches Feld.
Es wird durch Kraftlinien beschrieben, für die folgende Definition gilt:
  • Sie verlaufen von der positiven zur negativen Ladung.
  • Sie verlassen die Oberfläche der geladenen Teile immer senkrecht.
  • Je dichter die Feldlinien, desto intensiver das Kraftfeld.

    Ein elektrisches Feld ist homogen, wenn an allen Stellen die Kraftwirkung auf elektrisch geladene Teile gleich ist.
    Es ist inhomogen, wenn die Kraftwirkung unterschiedlich ist. (Siehe Skizzen)

    		• Versuch:
    Hänge einen Zinn-Lamettastreifen mittig über eine isolierende Aufhängung, reibe einen PVC-Stab (oder PVC-Gegenstand) an Wolle (oder einer Katze - wenn vorhanden) und streife dann den PVC-Stab (-Gegenstand) am Lamettastreifen ab. Nähere Dich dann mit der Hand dem Lametta!
    Beobachtung:
    Die Hälften des Lamettastreifens stoßen sich voneinander ab, sobald der PVC-Stab an ihnen gestreift wurde. Nähert man sich dem Lametta mit der Hand, so wird es von ihr angezogen. Bei Berührung fallen die Lamettastreifen in die Ausgangslage zurück.
    Erklärung:
    Durch die Reibung des PVC-Stabes mit der Wolle wird Ladung getrennt. Es werden Elektronen von der Wolle (Hand) auf den PVC-Stab verfrachtet. Dieser Elektronenüberschuss wird nun vom leitfähigen Lametta aufgenommen und verteilt sich gleichmäßig. Die beiden Hälfte des Lamettafadens sind nun negativ und stoßen sich gegenseitig ab. Da die Elektronen von der Wolle bzw. der Hand abgerieben wurden ist sie el. positiv geladen (Elektronenmangel). Das Ausgleichsbestreben der Elektronen bewirkt ein elektrisches Feld zwischen Lametta und Hand und bewirkt Anziehungskräfte. Bei Berührung gleicht sich die getrennte Ladung aus und das el. Feld und damit die Kraftwirkung aufgehoben.
    Anwendung:
    Elektrostatische Voltmeter (Elektroskope) messen annähernd leistungslos, da der Zeigerausschlag durch Abstoßung gleicher Ladung wie beim Lamettafaden erfolgt.