Die Parallelen zwischen Gravitationsfeld und Coulombfeld

Auch im Vakuum zieht die Erde jeden Gegenstand an. Stellt man ein geladenes Elektroskop unter eine Glasglocke und pumpt die Luft heraus zeigt das Elektroskop auch im "Vakuum" weiterhin einen Ausschlag.
Newtonsche Gravitationskraft

Die Kraft zwischen zwei punktförmigen oder kugelförmigen Massen m und M, deren Mittelpunkte einen Abstand r haben, ist


 
Eine Masse verändert den Raum so, dass auf eine andere Masse stets eine anziehende Kraft wirkt.

Elektrische Kraft- Coulombkraft

Die Kraft zwischen zwei punktförmigen oder kugelförmigen Ladungen q und Q, deren Mittelpunkte einen Abstand r haben, ist


(in Luft)

Eine Ladung verändert den Raum so, dass auf eine zweite Ladung je nach Vorzeichen anziehende oder abstoßende Kräfte wirken

Die Coulombkraft weist mathematisch dieselbe Struktur auf wie die Gravitationskraft. 
Manchmal wird die Masse auch als "Gravitationsladung" bezeichnet.
Allerdings gibt es auch einen wesentlichen Unterschied: es gibt nur positive Massen d.h. bei der Gravitationskraft gibt es nur Anziehung, bei der Coulombkraft gibt es Anziehung und Abstoßung.

Eine Masse füllt den sie umgebenden Raum mit einem Gravitationsfeld aus.
Das Gravitationsfeld wirkt nur auf die Masse eines Körpers ein.
Eine elektrische Ladung füllt den sie umgebenden Raum mit einem elektrischen Feld aus
Das elektrische Feld wirkt nur auf die Ladung eines Körpers ein.
 

heißt  Gravitationsbeschleunigung, Ortsfaktor, oder wie wir jetzt sagen Feldstärke des Gravitationsfeldes (Gravitationsfeldstärke.)

Einheit der Gravitationsfeldstärke [g]=[N/kg]

Die Gravitationskraft:
 

heißt Feldstärke des elektrischen Feldes (elektrische Feldstärke)

Einheit der elektrischen Feldstärke [E]= [N/C]

Die elektrische Kraft:

Das Gravitationsfeld hat an jedem Ort einen Wert. Aus diesem Wert kann errechnet werden, welche Kraft auf eine Masse ausgeübt würde, wenn diese an den Ort gebracht würde.

Das elektrische Feld hat an jedem Ort einen Wert. Aus diesem Wert kann errechnet werden, welche Kraft auf eine Ladung ausgeübt würde, wenn sie an diesen Ort gebracht würde.


Das radiale Feld der Erde

Der Betrag der Gravitationsfeldstärke g nimmt wie die Gewichtskraft eines Körpers nach außen gemäß 1/r2 ab

Feldstärke einer Punktladung


Feldlinienbild  einer positiven Punktladung
- radiales Feld

Beispiel: Homogenes Feld

In einem homogenen Feld ist die Feldstärke nach Betrag und Richtung überall gleich 

In der Nähe der Erdoberfläche in einem kleinen Bereich sind die die Gravitationsfeldlinien nahezu parallel. Hier ist das Gravitationsfeld praktisch homogen. Damit meint man 

g ... konstant

Von dieser Tatsache haben wir bei der Berechnung der Gewichtskraft G = m . g Gebrauch gemacht, indem wir unabhängig vom Ort stets das gleiche g (in der Nähe der Erdoberfläche rechnen wir mit dem Betrag von 9,81m/s2) angenommen haben.

Wir nennen g die Erdbeschleunigung eigentlich müssten wir g die Gravitationsfeldstärke erzeugt durch die Erde an der Oberfläche der Erde nennen 

Ein homogenes elektrisches Feld (d.h. E ist im gesamten Raumbereich konstant) wird technisch im Plattenkondensator erzeugt

E ...konstant

In einem homogenen elektrischen Feld wirkt auf eine Ladung q eine konstante Kraft F= q.E 

Die Bewegung eines geladenen Teilchens im Feld eines Plattenkondensators entspricht daher der Bewegung eines Massenpunktes im Schwerefeld der Erde.

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 06.08.2003