So spielst du Feldsonde
- Wähle einen Test und lies die Ladungen, die Sonde und den Punkt auf der Karte ab.
- Nutze E = F ÷ q oder für eine Punktladung E = k·Q ÷ r², mit Ladungen in C und Abständen in m.
- Gib deine Vorhersage ein und drück Start. Die Sonde wird zum Punkt gebracht, und ihr Kraftmesser zeigt die Kraft.
- Vergleiche die Anzeige und die Pfeile mit deiner orangefarbenen Vorhersage.
Das elektrische Feld
Eine Ladung verändert den Raum um sich herum: Jede andere Ladung dort spürt eine Kraft. Das elektrische Feld beschreibt diese Veränderung Punkt für Punkt. Es ist die Kraft, die eine kleine positive Probeladung spüren würde, geteilt durch ihre Ladung: E = F ÷ q, in Newton pro Coulomb. Weil die Kraft im gleichen Maß wächst wie die Probeladung, hängt der Quotient nicht von der Sonde ab: Das Feld gehört zum Punkt und ist mit oder ohne Sonde da. Eine Punktladung Q erzeugt ein Feld E = k·Q ÷ r², das von einer positiven Ladung weg und zu einer negativen hin zeigt. Bei mehreren Ladungen addieren sich die Felder als Vektoren: Zwischen einer +- und einer −-Ladung zeigen beide Felder in dieselbe Richtung und addieren sich, zwischen zwei gleichen +-Ladungen heben sie sich in der Mitte auf. Kennt man das Feld, ist die Kraft auf jede Ladung q gleich F = q·E.
Ein fokussiertes Lernmodell
Die Quellen sind feste Punktladungen in Luft, die als Vakuum behandelt wird; die Ladung der Kuppel ist so gewählt, dass das Feld in P genau 3,0 × 10⁵ N/C beträgt. Die Sonde ist eine kleine positive Ladung auf einem isolierenden Stab, die 2 s lang gleichmäßig von 0,15 m unterhalb des Punktes hochgeführt und dann 1 s gehalten wird; sie ist zu klein, um die anderen Ladungen zu bewegen, und das gemessene Feld enthält ihr eigenes nicht. Der Kraftmesser zeigt die Kraft in jedem Moment. Die Kartenpfeile zeigen in Feldrichtung, und ihre Länge wächst um 12 px für jeden Faktor 10 von E; die Pfeile an der Sonde haben einen angegebenen Maßstab. Antworten auf 2 % genau sind richtig.