Stundenprotokoll im Fach Physik vom 23. Januar 2009 Das Elektrische Feld

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1 Stundenprotokoll im Fach Physik vom 23. Januar 2009 Das Elektrische Feld Datum , 8 15 Uhr Uhr Ort PS2, Paul-von-Denis Gymnasium, Schifferstadt Anwesende MSS 11 Grundkurs Physik ph1; J. Heidinger Protokollant Kora Philipp Thema 1.) Kräfte und Felder (Gravitationsfeld, Magnetfeld, elektrisches Feld) 2.) Die Feldvorstellung 3.) Elektrische Feldlinien 4.) Hausaufgabe Böhl- Iggelheim, am Zu 1.) Kräfte und Felder Zur Einführung in das neue Thema wiederholt der Kurs das Actio= Reactio Prinzip anhand des Beispiels Sonne und Mond. III. Das Elektrische Feld 1. Kräfte und Felder 1.a. Gravitationsfeld F 1 = - F 2 Actio = Reactio Zwei Massen ziehen sich ohne mechanische Verbindung an. (Große Reichweite) 1.b. Magnetfeld Hr. Heidinger führt dem Kurs die Wirkung eines Stabmagneten auf eine Kompassnadel vor, die ihre Richtung nach der des Magneten ausrichtet. (Mittlere Reichweite) Stabmagnet Kompassnadel

2 1.c. Elektrisches Feld Der dritte Versuch soll das elektrische Feld demonstrieren: Durch das Reiben eines Gummibands wird der Schirm eines Bandgenerators positiv geladen. Hängt man nun einen an einem Faden befestigten Tischtennisball mit Graphitüberzug in der Höhe des Bandgeneratorschirms (geringe Reichweite) auf, so wird - eine gleichnamig geladene Kugel abgestoßen. - eine ungleichnamig geladene Kugel angezogen. * Der Graphitüberzug ist nötig, da der Tischtennisball, der im Übrigen auf Grund seines geringen Gewichtes für diesen Versuch geeignet ist, dadurch elektrisch leitet. Zu 2.) Die Feldvorstellung Anhand der drei Versuche ist man in der Lage sich zu erschließen, dass der Raum nicht mehr neutral sein kann, sondern nun Kräfte auf den jeweiligen Körper wirken und dessen Zustand beeinflussen und verändern. 1.d. Die Feldvorstellung (1) Wechselwirkungskräfte werden - über große Entfernungen - ohne Verbindungen durch Materie - auch im Vakuum übertragen. (2) Der Raum um einen - schweren Versuch 1) - Magnetischen Versuch 2) - elektrisch geladenen Versuch 3) Körper hat sich verändert. (3) Ein entsprechender Probekörper - Probemasse

3 - Magnetnadel - Probeladung spürt* diese Raumänderung. *Spüren- Wahrnehmung von Berührung und/oder Gefühlen; Der Körper spürt auch ohne Gefühle und Berührung eine Kraft. 1.e. Definition Den Raum, in dem an jedem Punkt auf einem dorthin gebrachten Probekörper eine Kraft ausgeübt wird, bezeichnet man als (Kraft-) Feld. Zu 3.) Elektrische Feldlinien 2. Elektrische Feldlinien 2.a. Kraftrichtung Ungleichgeladene Körper ziehen sich an. Gleichgeladene Körper stoßen sich ab. 2.b. Kraftlinien Zwischen den (un-) gleichgeladenen Körpern verlaufen also Kraftlinien. Um deren Verlauf sichtbar zu machen, benutzt man erneut zwei geladene Schirme des Bahngenerators und lässt kleine Wattestückchen (Watte wegen der geringen Masse!) auf sie fallen. Dadurch laden sie sich selbst ebenfalls positiv auf und streben (s.o.) weg vom positiven bzw. hin zum negativ geladenen Schirm. Die Bahnen auf denen sie sich dabei bewegen, nennt man Feldlinien. - Fall 1- Ungleichgeladene Schirme Die Wattestückchen bewegen sich sprungartig auf bestimmten Bahnen zwischen den Schirmen:

4 - Fall 2- Gleichgeladene Schirme Die Wattestückchen springen bahnförmig weg von den Kugeln. 2.c. Definition Elektrische Feldlinien geben an jeder Stelle des Raumes die Richtung der Kraft auf einen positiv geladenen Probekörper an. 2.d. Eigenschaften (1) Feldlinien treten immer senkrecht aus der Metalloberfläche aus - das der kürzeste Weg ist. - sie vom Mittelpunkt ausgehen. - sowieso gerade gerichtet würden. Die Richtung ergibt sich durch Überlagerung der einzelnen Kräfte (Vektoren). (2) Die Feldkräfte sind an jeder Stelle tangential zu den Feldlinien. (3) Sie ergeben sich durch Kräfteaddition (Superposition, Kräfteparallelogramm) der abstoßenden und anziehenden Kräfte an jedem Punkt. (4) Die Dichte der Feldlinien ist ein Maß für die Stärke des Feldes, d.h. für die Größe der Kraft.

5 (5) Wenn die Feldlinien in gleichem Abstand und parallel verlaufen, heißt das Feld homogenes Feld. Zu 4.) Hausaufgabe Der Kurs soll in alten Heften nach einer Darstellungsmöglichkeit von Feldlinien (ohne Eisenspäne) suchen.