2.2  Das elektrische Feld

Wir wollen eine Formulierung finden, die die Stärke der elektrostatischen Kraft als eine Feldgrösse mal die Ladung der Testladung beschreibt, also = q. Damit haben wir eine Beschreibung der Elektrostatik, die unabhängig von der Testladung ist. Genauer formuliert hat man

(2.1)

Wir definieren

Das elektrische Feld der Ladung Q ist durch (2.2) gegeben.

ist das elektrische Feld und somit auch der Feldvektor des elektrischen Feldes³ . Die Einheit von ist [] = NC⁻¹ = Vm⁻¹.⁴

________________________________________________________________________________________

	E∕ =
Stromleitung in Wohnhäusern	10−2
Radiowellen	10−1
Atmosphäre	102
Sonnenlicht	103
Unter einer Gewitterwolke	104
In einer Röntgenröhre	106
Laser	bis 1012
Am Ort des Elektrons im Wasserstoffatom	6·1011
Auf der Oberfläche eines Urankerns	2·1021

Elektrische Felder in der Natur

_____________________________________________________________________

Eine Verteilung von N + 1 Ladungen q_i(_i) hat das elektrische Feld

(2.3)

Die obige Gleichung gilt für alle _i ⇔ ,i = 0…N. Für kontinuierliche Ladungsverteilungen führt man eine Ladungsdichte

(2.4)

ein. Das resultierende elektrische Feld ist dann

(2.5)

Feldlinien dienen zur Visualisierung des elektrischen Feldes. Formal konstruiert man eine Feldlinie, indem man von einem Ausgangspunkt aus den Vektor des elektrischen Feldes abträgt und dann vom neuen Startpunkt aus wieder gleich verfährt. Zeichnet man quer zu den Feldlinien eine Linie und zählt, wie viele Feldlinien man pro Längeneinheit hat, ist dies ein Mass für die Feldstärke. Das Konzept der Feldlinien stammen von Michael Faraday.

Link zur Vorlesung:(Applet: elektrostatische Felder)

Wenn das elektrische Feld die einzige Ursache der Beschleunigung ist, dann gilt

(2.6)

Ladungen, die aus der Ruhe durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden, folgen den Feldlinien. Elektrische Felder, die eine Ladung q mit der Masse m ablenken, erlauben q∕m zu bestimmen.