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Übungsaufgaben
Aufgaben nach Anforderungsbereichen. Reflexionsaufgaben gelten als erledigt, sobald du die Antwort aufklappst und mit deiner Überlegung vergleichst.
1Richtig oder falsch gezeichnet?AFB I
Ordnen Sie jede Beschreibung danach, ob sie ein zulässiges Feldlinienbild beschreibt.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1richtig gezeichnet
2falsch gezeichnet
Die vier falschen Karten verstoßen gegen jeweils eine der vier Regeln: Kreuzungsverbot, Richtungsregel (Pfeil = Kraft auf eine positive Probeladung), Anfang-und-Ende-Regel und die Bedeutung der Dichte. Besonders wichtig ist die letzte Karte: Die Linien sind nur eine Auswahl aus unendlich vielen möglichen Linien. Das Feld selbst füllt den gesamten Raum aus — auch die Lücken dazwischen.
2Aussagen zum FeldbegriffAFB I
Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 4 ist der begriffliche Kern dieser Seite. Faradays Leistung war nicht eine neue Formel, sondern eine neue Erklärungsstruktur: Statt einer rätselhaften Kraft über den leeren Raum hinweg gibt es einen Zwischenschritt — Ladung erzeugt Feld, Feld übt Kraft aus. Wer diesen Zwischenschritt mitdenkt, versteht später auch, warum ein Feld Energie tragen und sich als Welle ablösen kann.
3Ein Feldbild entstehen lassenAFB II
Bringen Sie die Schritte in die Reihenfolge, in der man ein Feldlinienbild gewinnt.
Verschiebe die Zeilen mit den Pfeilen (oder mit den Pfeiltasten, wenn eine Zeile den Fokus hat), bis die Reihenfolge stimmt.
1Eine kleine positive Probeladung an den betrachteten Ort bringen.
2Die Kraft beobachten, die dort auf die Probeladung wirkt.
3Die Richtung dieser Kraft als Feldrichtung an diesem Ort festhalten.
4Den Vorgang an vielen weiteren Orten des Raumes wiederholen.
5Die gefundenen Richtungen zu durchgehenden Linien mit Pfeilspitzen verbinden.
6Die Linien dort dichter zeichnen, wo die Kraft auf die Probeladung größer war.
Die Reihenfolge macht klar, dass ein Feldlinienbild kein Kunstwerk ist, sondern ein Messprotokoll. Jede Linie ist die Spur vieler einzelner Richtungsmessungen; jede Verdichtung steht für eine größere Kraft. Wichtig ist auch das Wort „klein“ im ersten Schritt: Eine große Probeladung würde die Ladungen der Umgebung selbst verschieben und damit genau das Feld verfälschen, das sie messen soll.
4Homogen, radial oder beides?AFB II
Ordnen Sie jede Eigenschaft dem homogenen Feld, dem Feld einer Punktladung oder beiden zu.
Ziehe jeden Begriff in den passenden Bereich — oder wähle ihn mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Bereichs.
1 nur homogenes Feld
2 nur Punktladung
3 gilt für beide
Die drei Karten im mittleren Bereich sind die allgemeinen Regeln: Sie gelten für jedes Feldlinienbild, egal welche Anordnung dahintersteckt. Nur die ersten fünf Karten beschreiben eine Besonderheit der jeweiligen Anordnung. Diese Trennung lohnt sich für Klausuren: Wer eine allgemeine Regel als Besonderheit ausgibt („im Kondensator schneiden sich die Linien nicht“), argumentiert zwar richtig, aber ohne Aussagekraft.
5Was der Feldbegriff meintAFB II
Wählen Sie alle Aussagen aus, die zum Feldkonzept dieser Seite gehören.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die beiden falschen Optionen sind genau die Vorstellungen, die Faradays Feldbegriff ablösen sollte. Die letzte ist die alte Fernwirkung; die vorletzte macht das Feld zu einer Eigenschaft des Messgeräts statt der felderzeugenden Ladung. Ein einfacher Test hilft: Wenn man die Probeladung wegnimmt und nichts am Raum wäre anders — dann bräuchte man den Feldbegriff gar nicht. Genau deshalb ist er so formuliert, dass das Feld bleibt.
6Feldstärke am Bild abschätzenAFB II
Schätzen Sie anhand der Liniendichte ein, wie stark das Feld an den genannten Orten ist.
Wähle für jede Zeile eine Stufe von 1 bis 5 und prüfe anschließend deine Einschätzung.
1 = sehr schwaches Feld5 = sehr starkes Feld
dicht am Pluspol eines Dipols, wo die Linien fast zusammenlaufen
genau in der Mitte zwischen + und − eines Dipols
weit außerhalb des Dipols, wo nur noch vereinzelte Linien verlaufen
dicht an einer Platte im Inneren eines Plattenkondensators
genau in der Mitte zwischen den Platten eines Plattenkondensators
Die letzten beiden Zeilen erhalten mit Absicht dieselbe Stufe: Im homogenen Feld ist die Feldstärke überall gleich, ganz gleich ob man an einer Platte oder mittendrin misst. Beim Dipol dagegen ändert sich die Dichte von Ort zu Ort dramatisch. Wer beim Kondensator „an der Platte stärker“ tippt, überträgt unbewusst das radiale Bild der Punktladung auf eine Anordnung, für die es nicht gilt.
7Kraftänderung aus dem Feldbild ablesenAFB II
Beurteilen Sie allein anhand des Feldlinienbildes, wie sich der Betrag der Kraft auf die Probeladung in jeder Situation ändert.
Klicke in jeder Zeile die zutreffende Zelle an — ein zweiter Klick nimmt die Markierung zurück.
| Situation | nimmt zu | bleibt gleich | nimmt ab |
|---|---|---|---|
| Im Radialfeld einer Punktladung wird die Probeladung von der Ladung weg nach außen gebracht. | |||
| Im homogenen Feld zwischen zwei Platten wird die Probeladung ein Stück entlang einer Feldlinie verschoben. | |||
| Beim Dipol wandert die Probeladung aus dem Außenraum dorthin, wo die Linien dicht am Pluspol zusammenlaufen. | |||
| Am selben Ort wird die positive Probeladung gegen eine betragsgleiche negative getauscht. | |||
| Unter einer ausgedehnten, gleichmäßig geladenen Gewitterwolke (annähernd homogenes Feld) sinkt die Probeladung einige Meter tiefer. | |||
| Die felderzeugende Ladung wird entfernt; die Probeladung bleibt an ihrem Ort. |
Alle sechs Urteile folgen aus einer einzigen Leseregel: Entscheidend ist die Liniendichte am Ort der Probeladung — nicht der zurückgelegte Weg und nicht das Vorzeichen. Deshalb ändert sich im homogenen Feld (Zeilen 2 und 5) nichts, obwohl sich die Ladung bewegt, während im Radialfeld jeder Ortswechsel den Kraftbetrag verändert. Zeile 4 trennt Betrag und Richtung: Das Vorzeichen kehrt nur die Richtung der Kraft um. Und Zeile 6 ist die Nagelprobe auf den Feldbegriff — ohne felderzeugende Ladung gibt es kein Feld und damit auch keine Kraft mehr.
8Feldbild auf dem PrüfstandAFB III
Ein Schüler skizziert das Feld eines Dipols: Alle Linien tragen Pfeile von der positiven zur negativen Ladung, keine Linie bricht im leeren Raum ab — aber unterhalb des Dipols schneiden sich zwei der Linien.
Prüfen Sie die Skizze mit dem Entscheidungsbaum und begründen Sie so Ihr Urteil.Beantworte jede Frage des Entscheidungsbaums so, wie es auf die beschriebene Skizze zutrifft.
Der Baum prüft die Skizze in genau der Reihenfolge, in der auch eine Klausur-Begründung aufgebaut sein sollte: erst die Anfang-und-Ende-Regel, dann die Richtungsfestlegung, zuletzt die Eindeutigkeit. Zwei der drei Prüfungen besteht die Skizze — durchgefallen ist sie an der dritten, denn ein einziger Schnittpunkt genügt: Dort müsste eine Probeladung gleichzeitig in zwei Richtungen gezogen werden. Ein Feldbild ist also nicht schon dann richtig, wenn es „ungefähr wie ein Dipol“ aussieht, sondern erst, wenn jede Regel an jeder Stelle eingehalten ist.
9Warum sich Feldlinien nie schneidenAFB III
Bauen Sie aus den Bausteinen eine vollständige Begründung für das Kreuzungsverbot.
Klicke die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Diese Kette ist der Bauplan jeder guten Physik-Begründung: Definition — Tatsache — Widerspruch — Folgerung. Die drei überzähligen Bausteine sind typische Scheinbegründungen, die zwar physikalisch klingen, aber die eigentliche Frage nicht berühren. Prüfen Sie Ihre eigenen Klausurantworten daran: Wenn die Begründung nicht auf einer Definition aufsetzt, ist sie meist nur eine Umformulierung der Behauptung.
10Fehler im SchülerheftAFB III
Finden Sie die falschen Zeilen in diesem Heftauszug und klicken Sie sie an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler treffen die drei Aussagen, die ein Feldlinienbild überhaupt erst lesbar machen: wo das Feld ist, wohin es zeigt und dass es eindeutig ist. Alle drei entstehen aus derselben Verwechslung — die Zeichnung wird für das Feld selbst gehalten. Das Feld ist die physikalische Größe, die Linien sind nur unsere Landkarte davon.