Basiswissen

Die Zuordnung einer Kraft auf eine Probeladung für jeden Punkt eines Raumes nennt man ein elektrisches Feld. Das wird hier näher erklärt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht einen kugelförmigen Van-de-Graaff-Generator.☛

Formelmäßiger Ansatz

F = q·E ist die Formel zur Berechnung der Coulombkraft F, auch elektrische Kraft genannt, die auf eine Ladungsmenge q wirkt, wenn sie sich in einem elektrischen Feld mit der Feldstärke E befindet. Siehe zum Hintergrund auch elektrische Feldstärke ↗

Die Idee eine Feldes, Analogie zum Gravitationsfeld

Als elektrisches Feld bezeichnet man die Eigenschaft eines Raumes, auf Ladungen an bestimmten Stellen eine bestimme Kraft auszuüben. Kraft ausüben meint hier, dass an der Ladung gezogen oder auf sie gedrückt wird. Wenn sie nicht irgendwie festgehalten wird, dann fängt sich die Ladung in dem elektrischen Feld also an zu bewegen. Siehe als Analogie auch Gravitationsfeld ↗

Einheiten der elektrischen Feldstärke

Die Stärke des Feldes gibt man darüber an, wie stark das Feld auf eine bestimmte Ladung wirkt. Die entsprechende Einheit ist das Newton pro Coulomb. 5 N/C meinen dann: hat man eine Ladung von 1 Coulomb in dem Feld, dann zieht oder drückt es mit einer Kraft von 5 Newton an dem geladenen Körper. Parallel dazu wird als Maß für die elektrische Feldstärke auch das Volt pro Meter verwendet. 8 Volt pro Meter meint: Bewegt man einen geladenen Körper einen Meter durch das Feld, dann durchläut er dabei eine Spannung von 8 Volt. Mehr unter elektrische Feldstärke ↗

Erkennung eines E-Feldes: Probeladung

Eine Möglichkeit um ein elektrisches Feld zu erkennen, ist es, einen Körper irgendwie elektrisch aufzuladen. Das heißt, dass man ihn irgendwie elektrisch positiv oder negativ macht. Wenn man einen Luftballon an den Haaren reibt, dann lädt er sich elektrisch auf. Das kann man auch mit kleinen Styroporkugeln machen. Dann hat man kleine elektrisch geladene Gegenstände. Befindet sich nun ein elektrisches Feld in der Nähe, dann würde das Feld auf die Kügelchen drücken oder an ihnen ziehen (je nach Ladung). Wenn sich die Kügelchen frei bewegen können, dann fangen sie an, sich zu bewegen. Daran würde man erkennen, dass es ein elektrisches Feld gibt. Siehe auch Probeladung ↗

Beschreibung eines E-Feldes: Feldstärke

Wenn man ein elektrisches Feld genau kennt, ...

dann weiß man für jeden Punkt im Raum auch genau ...

wie viele Newton Kraft dort auf eine Ladungsmenge Q wirken würden.

Diese Zahl - Newton pro Coulomb - nennt man die elektrische Feldstärke.

Wenn man sie kennt, kann man damit Kräfte auf Ladungen berechnen.

Mehr dazu unter elektrische Feldstärke ↗

Materie im elektrischen Feld

Bringt man Materie in ein elektrisches Feld hinein, wird die elektrische Feldstärke dadurch immer abgeschwächt. Man unterscheidet dabei, ob die Materie ein elektrischer Leiter mit frei beweglichen Ladungen ist oder ein Isolator bei dem alle Ladungen mehr oder minder fest gebunden sind. Wie stark Materie ein elektrisches Feld beeinflusst (abschwächt) kürzt man ab als ɛᵣ (Epsilon-r). Lies mehr unter spezifische Permittivität ↗

Arbeit im elektrischen Feld

Als Arbeit bezeichnet man in der Physik fließende Energie, Energie, die den Bewegungszustand der Welt verändert. Bewegt man eine Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes, oder bewegt sich die Ladung dort von alleine, dann wird meistens Arbeit dabei verrichtet. Die Arbeit berechnet man über die Formel W = F·s. Dabei ist W die Arbeit (Work), F die Kraft (Force) und s der zurückgelegte Weg in Richtung der Kraft. Mehr unter Arbeit berechnen ↗

Elektrische Felder in der Biologie

Haie haben recht schlechte Augen. Trotzdem können sie in schlammigem Wasser, etwa in Flüssen, ihre Beute sehr gut mit dem Maul packen. Sie spüren dabei die elektrisches Felder, die von anderen Tieren ausgehen. Ein Beispiel ist der Hai ↗

Synonyme

Elektrisches Feld ↗

E-Feld [Abkürzung] ↗

Coulomb-Feld^{[1] ↗}

Fußnoten

[1] "Coulomb-Feld, das elektrische Feld einer ruhenden Punktladung" In: Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 16. November 2023. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/coulomb-feld/2585

[2] 1905: "Elektrisches Feld (elektrische Atmosphäre), der Raum, auf den sich die Wirkung eines elektrischen Körpers erstreckt; vgl. Elektrisches Potential." In: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 5. Leipzig 1906, S. 649. Online: http://www.zeno.org/nid/20006545211

[3] 1911: "Elektrisches Feld, ein Raum, wo elektr. Kräfte wirksam sind." In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 1. Leipzig 1911., S. 500. Online: http://www.zeno.org/nid/20001074938