4.1 Felder übertragen Kräfte Experiment: Ladungstrennung 102.1 E2 Du brauchst: Zwei Stück Kunststofffolie Presse beide Folien fest aneinander und ziehe sie dann rasch voneinander ab. Bringe sie danach ohne gegenseitige Berührung einander wieder näher. Beschreibe deine Beobachtungen und protokolliere diese. Wie wird die Kraft zwischen Ladungen übertragen? Im Alltag ist meist ein materieller Kontakt notwendig, um Kräfte zu übertragen. Das Experiment mit den Folien zeigt uns, dass ein direkter Kontakt nicht notwendig ist (102.2). Die historische Entwicklung des Feldbegriffes Ein wesentliches Ziel der Physik ist es, die grundlegenden Wechselwirkungskräfte in der Natur zu erforschen. Wir haben über Gravitationskräfte und elektrische Kräfte gelernt, dass diese Kräfte auch über große Entfernungen wirken. isaac newTon (1642– 1727) wurde belächelt, als er erklärte, dass Gravitationskräfte zwischen Mond und Erde wirken, ohne dass es eine direkte Verbindung zwischen diesen Körpern gibt. Er postulierte in seinem universellen Gravitationsgesetz die verzögerungsfreie Ausbreitung der Schwerkraft zwischen Sonne und Planeten durch den leeren Raum hindurch, ohne eine Annahme zu treffen, wie dies physikalisch erfolgen könnte. Erst der englische Physiker micHael Faraday (1791–1867) fand eine bis heute gültige Beschreibung, wie elektrische Kräfte übertragen werden. Nach seiner Vorstellung wird der gesamte Raum durch das Vorhandensein von elektrischen Ladungen in seinen physikalischen Eigenschaften verändert. Er trägt ein elektrisches Feld (102.3). Die vorhandenen Ladungen sind die Ursache des elektrischen Feldes, man nennt sie auch die Quellen des Feldes. Sie rufen in ihrer Umgebung elektrische Kraftwirkungen hervor: Wenn man einen weiteren geladenen Körper in das Feld bringt, dann wirkt an jedem beliebigen Ort auf ihn eine elektrische Kraft. James ClerK maxwell (1831–1879) baute Faradays Vorstellungen aus. Er sagte vorher, dass sich elektrische und magnetische Felder im leeren Raum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Wenn daher eine Quelle des Feldes bewegt wird, so zeigt sich die Änderung des Feldes an einem anderen Ort erst später. HeinricH HerTz (1857–1894) konnte dies im Jahr 1886 experimentell bestätigen. Das Feldkonzept hatte sich damit in der Physik endgültig durchgesetzt. Analog wird die gegenseitige Anziehung von Körpern durch ein Gravitationsfeld erklärt, dessen Ursache die Massen der Körper sind. 102.1 Ein Blitz schlägt in der Nähe einer befahrenen Straße ein. Schützt die metallische Auto- Karosserie gegen Blitzschlag? 102.2 Ein haarsträubendes Experiment zeigt die Kraftwirkung von elektrischen Feldern. 102.3 Faraday sah in den Feldlinien den Mechanismus zur Übertragung von Kräften. Das Bild zeigt Feldlinien zwischen einer positiven und einer negativen Ladung. 102 Felder 4 Elektrisches Feld In diesem Kapitel erfährst du, – wie Kräfte zwischen elektrischen Ladungen wirken, – wie Felder Kräfte übertragen, – wie sich Felder im Raum ausbreiten, – was man unter elektrischer Spannung versteht, – welche wichtige Rolle elektrische Felder für die belebte und unbelebte Natur spielen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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