Dieses Applet demonstriert verschiedene elektrische Felder. Du kannst verschiedene Feldtypen auswählen und sehen, wie sich die Teilchen bewegen, wenn sich das Feld entweder als "velocity field" (wo sich alle Partikel auf den Feldlinien bewegen) oder als ein wirkliches Kraftfeld  (wo sich die Partikel wie geladene Teilchen bewegen) verhält. Das hilft Dir, das Wirken des Feldes besser zu verstehen.

Wenn Du das Applet startest, wirst du 500 Teilchen sehen, die sich auf einer geladenen Linie (charged line) in Richtung Zentrum bewegen. Standardmäßig ist der Modus "velocity field" eingestellt, d. h. die Feldvektoren allein bestimmen, wie schnell und in welche Richtung sich die Teilchen bewegen. In diesem Fall bewegen sich alle Teilchen Richtung Zentrum und fallen anschließend dort hinein. Die Geschwindigkeit aller Teilchen an einem bestimmten Punkt auf der Ebene ist stets gleich. Wird das Feld jedoch als ein Kraftfeld angesehen, bestimmen die Feldvektoren die Beschleunigung der Teilchen, deren Geschwindigkeit variiert jedoch abhängig davon wo die Teilchen starteten.

Im Menü "Field Selection" kannst Du die verschiedenen Felder auswählen:

• point charge: Feld einer einzelnen Punktladung, Über "Reverse" änderst Du das Vorzeichen der Ladung.
• point charge double: Zwei Punktladungen mit anpassbarem Abstand zueinander.
• dipole: Zwei Punkte gegenteiliger Ladungen, mit anpassbarem Abstand zueinander.
• quadrupole: Zwei positive und zwei negative Ladungen.
• charged line: Ladungen, die sich auf einer unendlich langen Geraden bewegen.
• line charge double: Zwei geladene Geraden
• dipole lines: Zwei Geraden gegenteiliger Ladungen
• quad lines: Zwei positive und zwei negative geladenen Geraden.
• finite line: Eine geladene Gerade endlicher Länge. Die Länge kann eingestellt werden.
• finite line pair: Zwei geladene Geraden endlicher Länge.
• finite line dipole: Zwei gegenteilig geladene Geraden endlicher Länge.
• conducting plate: Eine leitende Platte, endlich in x-Richtung aber unendlich in y-Richtung. Plattengröße in x-Richtung anpassbar.
• charged plate: Eine geladene Platte, endlich in x-Richtung aber unendlich in y-Richtung. Plattengröße in x-Richtung anpassbar.
• charged plate pair: Zwei verschieden geladene Platten. Größe und Entfernung der Platten veränderbar.
• infinite plane: Eine unendlich geladene Ebene.
• conducting sphere + pt: Eine leitende Kugel in der Nähe einer Punktladung. Kugelgröße, der Abstand-Kugel-Punktladung und das Potential der Kugel sind veränderbar. Standardmäßig ist die Kugel geerdet.
• charged sphere + pt: Eine geladene Kugel nahe einer Punktquelle. Diese Einstellung eignet sich hervorragend, um den Unterschied zwischen einer leitenden und einer geladenen Kugel zu zeigen. (Der Hauptunterschied liegt darin, dass bei einer leitenden Kugel die Feldlinien des E-Feldes stets senkrecht zu Kugeloberfläche verlaufen, während das bei einer geladenen Kugel nicht der Fall ist. (Der Modus "Y-Slice" zeigt das sehr gut!) Standardmäßig ist die Kugel neutral, sie kann jedoch positiv oder negativ geladen werden.
• cyl + line charge: Ein leitender Zylinder in der Nähe einer geladenen Gerade.
• conducting sphere in field: Eine geerdete, leitende Kugel in einem uniformen, externen Feld.
• dielec sphere in field E: Das elektrische Feld einer dieelektrischen Kugel in einem uniformen, externen Feld. Kugelgröße und die Stärke der Dieelektrizität anpassbar.
• dielec sphere in field D: Dies ist die magnetische Flussdichte einer dielektrischen Kugel, die sich in einem externen, homogenen E-Feld befindet. Kugelgröße und dielektrische Stärke anpassbar.
• cylinder in field: Ein geerdeter, leitender Zylinder in einem uniformen, externen Feld.
• dielec cyl in field E: Das elektrische Feld eines dielektrischen Zylinders in einem uniformen und externen E-Feld. Zylindergröße und die Stärke der Dielektrizität sind anpassbar.
• dielec cyl in field D: Dies ist die magnetische Flussdichte eines dielektrischen Zylinders, der sich in einem externen, homogenen E-Feld befindet. Zylindergröße und dielektrische Stärke anpassbar.
• dielec boundary E: Das ist das elektrische Feld einer Punktladung nahe eines Isolators. Die Ladung ist standardmäßig außerhalb vom Isolator, d. h. das Dielektrikum befindet sich unterhalb der Grenzebene. Die Position der Ladung und die Isolatorstärke sind einstellbar.
• dielec boundary D: Dies ist die magnetische Flussdichte einer Punktladung nahe einer dielektrischen Grenze. Ort der Punktladung und die magnetische Flussdichte einstellbar.
• conducting plane + pt: Das elektr. Feld einer Punktladung in der Nähe eines Leiters.
• fast charge: Das ist das elektrische Feld einer Punktladung, die sich etwa mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Das ist der Grund, warum das Feld verzerrt erscheint. Das Verhältnis Geschwindigkeit(Teilchen)/Lichtgeschwindigkeit ist verstellbar.
• charged ring: Ein gleichmäßig geladener Ring. Die Ringgröße ist einstellbar.
• charged ring pair: Zwei gleichmäßig geladene Ringe.
• charged ring dipole: Zwei gegensätzlich geladene Ringe.
• slotted conducting plane: Eine leitende Platte (geerdet) mit einem eingeschnittenen rechteckigen Spalt. Die Platte befindet sich in einem gleichmäßigen, externem E-Feld. Der Spalt ist unendlich lang, aber endlich in der Breite. Die Breite ist anpassbar.
• conducting planes w/ gap: Zwei unendliche, leitende Platten, eine mit positivem Potential, die andere mit negativem Potential.

Das "Display-Menü" ermöglicht, die Ansicht des E-Feldes zu ändern:

• Display: Particles (Vel.): bedeutet, dass sich Teilchen durch das Feld bewegen, wobei die Vektoren deren Geschwindigkeit anzeigen. Beachte, dass die Teilchen lediglich ein Hilfsmittel zur Darstellung des Feldes sind, in der Realität verhalten sich die Teilchen nicht wie gezeigt. Display: Particles (Force): bedeutet, dass sich Teilchen durch das Feld bewegen, wobei die Vektoren deren Beschleunigung darstellen.
• Display: Field Vectors: Anzeige einiger Feld-Vektoren.
• Display: Field Lines: Anzeige der Feldlinien. Der "Line Density"-Regler kontrolliert die menge der angezeigten Linien. Dabei gibt die Farbe Auskunft über die Feldstärke.
• Display: Equipotentials: Darstellung von Ebenen gleichen Potentials. Standardmäßig ist "Slicing" dabei eingeschaltet, weil man dann die Ebenen leichter erkennt und man mehrere zugleich beobachten kann. Rote Linien bedeuten dabei negatives Potential, grün positives Potential, und grau meint neutral. Ist "Slicing" abgeschaltet, kann man nur eine Ebene sehen. Der "Potential"-Regler erlaubt Dir, einzustellen, welche Ebene du siehst. Ist dieser zu hoch oder zu niedrig eingestellt, existieren entweder keine Äqui-Potentiale oder sie sind zu klein/groß. Verändere dazu diesen Regler, um das Problem zu beheben.

Das "Mouse"-Fenster kontrolliert, was passiert, wenn du in das Fenster klickst. Wenn du diese einstellung "Adjust Angle" oder "Adjust Zoom" setzt, kannst du die Richtung der Ansicht und deren Größe andern, wenn Du in das Fenster klickst und die Maus bewegst.

Das "Slice"-Menü erlaubt es dir nicht nur in den Würfel hinein zu schauen, sondern auch die einzelnen Wände (besser Koordinatenebenen) zu betrachten. "No Slicing" bedeutet, dass du in den Raum blickst. Bei einer anderen Einstellung erhältst Du die Ansicht einer Koordinatenebene. Auf welche du blickst, hängt von der Einstellung (X, Y, Z) ab. Du kannst mit der Maus den Blickwinkel verändern

Stopped: Stoppt die Simulation

Reverse: Umkehrung aller Feldvektoren

Reset: Wiederherstellung der Standardeinstellung

Kick: Erteile hiermit allen Teilchen einen Stoß in zufälliger Richtung. Dies ist nur möglich, wenn die Einstellung "Particles: Force" ausgewählt ist. Diese Funktion ist besonders nützlich, wenn sich die Teilchen nicht bzw. alle in dieselbe Richtung bewegen

Field Strength: Dieser Regler verändert die Stärke des Feldes und hat außerdem Einfluss auf die Helligkeit der Feldvektoren, wenn du sie eingeschaltet hast (Display: Field Vector).

Vector Density: Steuert die Anzahl der gezeigten Feldvektoren, wenn Du "Display: Field Vectors" aktiviert hast.

Number of Particles: Mit diesem Regler bestimmst du die Anzahl der dargestellten Teilchen. Sehr nützlich, um das Verhalten von wenigen Teilchen zu beobachten. Außerdem kann durch eine erhöhte Anzahl von Teilchen die Simulation beschleunigt werden.

Es können weitere Regler während der Simulation vorhanden sein, je nach den Einstellungen, die Du gewählt hast.

Klicke hier, um zum Applet zu gelangen.

(Übersetzt von Markus Scholz.)