Wie werden Feldlinienbilder gezeichnet?
Durch das Feldlinienmodell kann ein elektrisches Feld beschrieben werden. Welche Informationen stecken im Feldlinienbild?
Im Internet finden sich viele Simulationen, welche die Feldlinienbilder verschiedener Ladungskonstellationen erzeugen. Dabei muss man sich stets bewusst machen, dass sich Feldlinienbilder nicht so ohne weiteres exakt berechnen lassen, sondern stets Näherungen darstellen.
Über die Formel
(die müsst ihr natürlich nicht verstehen)
lässt sich für jeden Punkt im Raum ein Pfeil (Vektor) berechnen, der das Feld an diesem Punkt beschreibt.
Nun kann man eine Feldlinie erzeugen, indem man in der Nähe der positiven Ladung beginnt, dort über die obige Formel den Pfeil berechnet und ein Stückchen in die entsprechende Richtung geht. Dies wiederholt man nun beliebig oft und verbindet die gefundenen Punkte.
Hier wurde das beschriebene Verfahren vier Mal wiederholt. 1. Erkläre, wieso eine fehlerhafte Darstellung der Feldlinie entstanden ist. 2. Erkläre, wie das Verfahren optimiert werden kann.
Simulation mit zwei Ladungen
Variiere in der folgenden Simulation die Größen der Ladungen (die linke Ladung kann verschoben werden). Diskutiert das dargestellte Feldlinienbild und eventuelle Fehler oder Ungenauigkeiten.
Auf einer Website findet ihr eine Simulation des elektrischen Feldes. Diskutiert das Feldlinienbild. Erklärt eventuelle Fehler/Ungenauigkeiten.
Simulation mit beliebig vielen Ladungen
Nutzt nun selbst die Simulation, um komplexere Konstellationen verschiedener Ladungen zu untersuchen. Reflektiert dabei, ob die Darstellung korrekt ist oder nicht.
Erzeugt anschließend Probeladungen (Test Charge) und diskutiert die Bahn der Probeladungen.
Hinweis: Probeladungen sind Teilchen mit winziger positiver Ladung, die das Feld nicht beeinflussen.