Rechner für das elektrische Feld einer Punktladung

Rechner für das elektrische Feld einer Punktladung | Kostenloses Online-Tool | Elysia Tools

Leitfaden zur Tool-Nutzung

Erfahren Sie, wann dieses Tool passt, was es unterstützt und wie Nutzer es anwenden.

Wichtige Fakten

Kategorie: Science & Education
Eingabetypen: number, select
Ausgabetyp: text
Sample-Abdeckung: 4
API bereit: Ja

Überblick

Dieser Rechner ermittelt die elektrische Feldstärke einer punktförmigen Ladung nach dem coulombschen Gesetz (E = k·|Q|/r²). Neben dem Betrag in Newton pro Coulomb (N/C bzw. V/m) bestimmt das Werkzeug anhand des Vorzeichens die radiale Feldrichtung sowie die hypothetische Kraftwirkung auf ein Elektron an diesem Punkt.

Wann verwenden

Berechnung der elektrischen Feldstärke im Umfeld statischer Einzelladungen für Physikaufgaben oder Vorlesungen.
Umrechnung und Analyse von elektrostatischen Kräften bei variierenden Abständen und Ladungsgrößen von C bis pC.
Überprüfung von elektrostatischen Feldparametern in mikroskopischen oder atomaren Modellen (z. B. Bohrscher Radius).

So funktioniert es

1Geben Sie den Betrag sowie das Vorzeichen der Ladung Q ein und wählen Sie die passende Einheit (C, mC, µC, nC oder pC).
2Tragen Sie den Abstand r zur Ladung ein und bestimmen Sie die gewünschte Längeneinheit (m, cm, mm, µm oder nm).
3Das System berechnet die Feldstärke E über die Coulomb-Konstante k, ermittelt die radiale Ausrichtung und gibt die resultierende Coulomb-Kraft auf ein Elektron (F = e·E) aus.

Anwendungsfälle

Physikunterricht & Studium: Schnelles Lösen und Kontrollieren von Elektrostatik-Aufgaben zur Punktladungsformel.
Laboraufbauten: Abschätzung von Streufeldern und elektrischen Feldstärken bei Hochspannungsexperimenten.
Atomphysik: Modellierung mikroskopischer Feldstärken zwischen Elektronen und Atomkernen auf Nanometer-Ebene.

Beispiele

1. Laborversuch mit einer Nanocoulomb-Ladung

Physikstudent

Hintergrund

Im Praktikum wird ein elektrostatischer Demonstrationsversuch aufgebaut, bei dem eine kleine Ladung im Abstand von einem Meter vermessen wird.

Aufgabe

Bestimmung der Feldstärke und der Kraft auf ein Testelektron im Abstand von 1 m.

Verwendung

Geben Sie Q = 1 mit der Einheit nC und r = 1 mit der Einheit m ein.

q: 1, chargeUnit: "nC", r: 1, rUnit: "m"

Ergebnis

Ergibt eine Feldstärke von 8,98755 N/C, radial nach außen gerichtet, mit einer Anziehungskraft von 1,44×10⁻¹⁸ N auf ein Elektron.

2. Atomare Feldstärke am Bohrschen Radius

Dozent für Atomphysik

Hintergrund

Für ein Skript soll die charakteristische atomare Einheit der Feldstärke anhand der Elementarladung am Bohrschen Atomradius dargestellt werden.

Aufgabe

Berechnung der mikroskopischen Feldstärke einer negativen Elementarladung im Abstand von ca. 0,0529 nm.

Verwendung

Tragen Sie Q = -1.602176634e-19 C und r = 5.29177210903e-11 m ein.

FAQ

Welche Coulomb-Konstante k wird für die Berechnung verwendet?

Es wird die elektrostatische Standardkonstante im Vakuum k ≈ 8,98755 × 10⁹ N·m²/C² zugrunde gelegt.

Sind die Einheiten N/C und V/m identisch?

Ja, 1 Newton pro Coulomb (N/C) entspricht exakt 1 Volt pro Meter (V/m).

Wie beeinflusst das Vorzeichen der Ladung das Ergebnis?

Der Betrag des Feldes bleibt positiv; ein positives Vorzeichen richtet das Feld radial nach außen, ein negatives nach innen.

Welche Ladungseinheiten unterstützt das Tool?

Unterstützt werden Coulomb (C), Millicoulomb (mC), Mikrocoulomb (µC), Nanocoulomb (nC) und Picocoulomb (pC).

Was sagt die Angabe zur Kraft auf ein Elektron aus?

Sie zeigt die Gegenprobe F = e·E, also die Betragskraft und Richtung, die eine Elementarladung an dieser Stelle erfährt.

q: -1.602176634e-19, chargeUnit: "C", r: 5.29177210903e-11, rUnit: "m"

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Wann verwenden

So funktioniert es

Anwendungsfälle

Beispiele

1. Laborversuch mit einer Nanocoulomb-Ladung

2. Atomare Feldstärke am Bohrschen Radius

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