Elektrische Feldlinien

Das Feldlinienmodell

Ein elektrisches Feld wird anhand seiner physikalischen Eigenschaften nachgewiesen. Es ist allerdings nicht direkt sichtbar und lässt sich deshalb nur schwer veranschaulichen. Der Physiker MICHAEL FARADAY entwickelte ein spezielles Modell zur Veranschaulichung elektrischer Felder. Dieses Modell beruht auf der Nutzung von Feldlinien.

Wir betrachten das elektrische Feld um eine Punktladung. Den Verlauf dieses Feldes könnte man messen, indem man eine kleine Probeladung an sehr vielen Stellen um die Punktladung herum platziert und in jedem dieser Punkte die elektrische Feldstärke misst. Verbindet man gedanklich alle Punkte, in denen die gemessenen Feldstärken in die gleiche Richtung weisen, erhält man eine Feldlinie. Wird dieser Vorgang mehrmals wiederholt, ergibt sich das in der Abbildung gezeigt Feldlinienbild. Man entnimmt diesem Feldlinienbild unmittelbar mehrere allgemeingültige Eigenschaften der Feldlinien:

1. Feldlinien schneiden sich niemals.
    
2. Feldlinien eines elektrostatischen Feldes stehen immer senkrecht auf der Oberfläche der im Feld befindlichen Körper. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Feld von ihnen ausgeht oder auf sie einwirkt.
3. Je dichter die Feldlinien beieinander liegen, desto höher ist die elektrische Feldstärke.
4. Um den Feldlinien eine eindeutige Richtung zu verleihen, hat man definiert: Die Feldlinien zeigen von der positiven Ladung weg zur negativen Ladung hin.

Mithilfe dieser vier Eigenschaften der Feldlinien kann man den prinzipiellen Verlauf des elektrischen Feldes um einen geladenen Körper herum konstruieren. Insbesondere erkennt man anhand der Feldlinien sehr schnell, welcher Typ eines elektrischen Feldes vorliegt. In einem homogenen Feld verlaufen die Feldlinien parallel und haben untereinander alle den gleichen Abstand. Das Feld hat an allen Stellen die gleiche Stärke. In einem inhomogenen Feld variieren Richtung und Dichte der Feldlinien von Ort zu Ort. Das Feld ist an verschiedenen Stellen unterschiedlich stark.