Big Bang Physik 6, Schulbuch

Felder  95 Das elektrische Feld  25  Analog zum Gravitationsfeld gilt auch hier: Sind die Feld- linien enger, also in der Nähe der Ladungen, ist auch das elektrische Feld stärker (Abb. 25.6). Es gibt nur eine Art von Masse, aber es gibt zwei Arten von Ladungen, nämlich positive und negative. Man hat sich darauf geeinigt, dass die Feldlinien von Plus zu Minus laufen. Sie geben also die Richtung der Kraft an, die auf eine positive Probeladung wirkt.  Info: Grießkörner-Feldlinienbilder Tab. 25.1 gibt dir einen Überblick über verschiedene Felder. Die „Kraftfelder“ in der Science-Fiction sind zwar faszinie- rend, haben aber eher mit Fiction und weniger mit Science zu tun.  Info: Scifi-Kraftfelder Art des Feldes Vektor/Skalar Beispiel Temperaturfeld Skalarfeld Wetterkarte (Abb. 25.1) Druckfeld Skalarfeld Wetterkarte (Abb. 25.1) Gravitationsfeld Vektorfeld Gravitationsfeld der Erde (Abb. 25.3) elektrisches Feld Vektorfeld Feld unter einer Gewitter- wolke (siehe Abb. 25.23, S. 100) magnetisches Feld Vektorfeld Magnetfeld der Erde (siehe Abb. 26.9, S. 106) Tab. 25.1:  Beispiele für Felder Grießkörner-Feldlinienbilder Mit Grießkörnern in Rizinusöl kann man die elektrischen Feldlinien sehr schön zeigen (Abb. 25.4). Die Spannung zwischen den Elektroden muss dazu im Bereich von 10.000V liegen. Warum richten sich aber ungeladene Grießkörner in einem elektrischen Feld aus? Weil es durch die elektrische Kraft zuerst innerhalb der Körner zu einer Ladungsverschie- bung kommt. Das nennt man Polarisation ( F4 ; siehe Kap. 22.1.4, S. 75). Dadurch werden diese zu kleinen elektri- schen Dipolen und richten sich im elektrischen Feld aus (Abb. 25.5). i Abb. 25.4 Abb. 25.5 Abb. 25.6:  Die Richtung der Feldlinien Zusammenfassung Wenn man jedem Punkt eines Raumes eine bestimmte Eigenschaft zuordnen kann (etwa eine Temperatur oder ein Kraft), dann spricht man von einem Feld. Kraftfelder kann man durch Feldlinien darstellen. Sie zeigen Größe und Richtung der Gesamtkraft an jedem Ort an. Die elektrischen Feldlinien führen per Definition von Plus zu Minus und geben die Kraftrichtung auf eine positive Probeladung an. Scifi-Kraftfelder Wie könnte man Kraftfelder in der Praxis erzeugen ( F4 )? Es gibt vier bekannte Kräfte in diesem Universum (siehe Tab. 10.1, Kap. 10.1, „Big Bang 5“). Schwache und starke Wechselwirkung haben extrem kurze Reichweiten von ei- nem Protonendurchmesser oder weniger und eignen sich daher nicht, um weitläufige Kraftfelder zu erzeugen. Außer- dem braucht man eine abstoßende Kraft, damit das Kraft- feld nicht durchquert werden kann. Die einzigen bekannten abstoßenden Kräfte sind die elektri- sche und die magnetische Kraft, welche aber eine Folge der elektrischen ist. Trotzdem wären Kraftfelder auch damit schwer umzusetzen. Denn erstens reicht das Feld jeder Ladung bis ins Unendliche und man könnte das Kraftfeld nicht auf einen dünnen Vorhang beschränken. Außerdem könnte man dann nur gleich geladene Objekte abblocken, aber keine neutralen wie Menschen oder einen Laserstrahl. Anders sieht es bei den Schutzschilden der Raumschiffe aus (Abb. 25.7). Im Star-Trek-Universum funktionieren diese Schilde zumindest mal theoretisch so, dass die gesamte Raumzeit um das Raumschiff herum gekrümmt wird. Dass das im Prinzip möglich ist, hat bereits Einstein im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie entdeckt, und wir werden in „Big Bang 8“ noch einmal darauf zurückkommen. i Abb. 25.7:  Die Schutzschilde der Voyager in Aktion Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv