Elektromagnetismus
Eine positive Quellladung
Eine positive Quellladung erzeugt radiale Feldlinien und ein umgekehrt quadratisches elektrisches Feld.
Eine positive Quellladung — interaktive Elektromagnetismus-Simulation. Eine positive Quellladung erzeugt radiale Feldlinien und ein umgekehrt quadratisches elektrisches Feld. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Coulomb-Gesetz
Beobachte radiale Feldlinien und das E-Pfeil-Gitter, das von der positiven Ladung divergiert.
Beobachte radiale Feldlinien und das E-Pfeil-Gitter, das von der positiven Ladung divergiert.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine einzelne Punktladung sitzt allein im Weltraum. Wie stark sinkt die elektrische Feldstärke, wenn man einen Prüfpunkt doppelt so weit wegbewegt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Das Feld fällt auf 1/4 – es nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.
- Das Feld fällt auf 1/2 – es fällt linear mit der Entfernung ab.
- Das Feld bleibt unabhängig von der Entfernung gleich.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Abstand r (m)
Was Sie messen:
- Potenzial V (V)
- Feldstärke E (N/C)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Einzelladung“ und drücken Sie Zurücksetzen. Die Quellladung ist fest auf q = 5 nC eingestellt.
- Aktivieren Sie die Feldstärkeanzeige an einem Testpunkt.
- Stellen Sie für jeden Versuch den Abstand des Testpunkts zur Ladung ein und zeichnen Sie die Feldstärke auf.
Maßgebende Gleichung
Coulombsches Gesetz — E = k·q/r²
Eine Punktladung erzeugt ein radiales elektrisches Feld, das mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt: E = kq/r², wobei k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². Die Kraft auf eine Testladung beträgt F = qE.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch E = kq/r² mit k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie anhand des Umkehrquadratgesetzes, warum eine Verdoppelung des Abstands die Feldstärke viertelt statt halbiert.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ihre Spalte für das Potenzial (V = kq/r) fällt sanfter ab als das Feld (1/r statt 1/r²). Erklären Sie, warum Potenzial und Feld eine unterschiedliche Abstandsabhängigkeit haben, obwohl beide von derselben Quellladung stammen.
- Das Coulombsche Gesetz E = kq/r² hat genau die gleiche mathematische Form wie Newtons Gravitationsfeld g = GM/r². Warum könnten zwei völlig unterschiedliche Kräfte (elektrische und Gravitationskraft) diese umgekehrt quadratische Struktur teilen?
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 8: Electric Charges, Fields, and Gauss's Law
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Middle School Physical Science — Electric and magnetic force strength
- Middle School Physical Science — Fields without contact
- Willkommen bei Einzelne Ladung
- Ladung auswählen
- Abspielen drücken
- Kraft zwischen Ladungen
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.