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Was sind Äquipotenziallinien bzw. Äquipotenzialflächen?

Antwort #1

Level 2 (bis zur 13. Klasse)
Beantwortet von
Illustration : Beispielshaft eingezechnete Äquipotentiallinien mit Potentialen \(\varphi_0\) bis \(\varphi_5\) in einem homogenen E-Feld.

Eine Äquipotentiallinie (oder in 3d: Äquipotentialfläche), ist die Menge aller Punkte im Raum, die das gleiche Potential \(\varphi\) besitzen. Ein Potential ist nichts anderes als potentielle Energie pro Ladung.

Was ist eine Äquipotentiallinie?

Eine Äquipotentiallinie ist eine Linie, auf der die potentielle Energie gleich ist.

Wenn sich ein Teilchen auf so einer Äquipotenziallinie bewegt, dann ändert sich seine potentielle Energie nicht. Anders gesagt: Das Teilchen auf einer Äquipotenziallinie wird weder beschleunigt noch abgebremst und es kann ohne Energieverlust oder Energiegewinn auf der Äquipotenziallinie verschoben werden.

Beispiel: Äquipotentiallinien eines Plattenkondensators

Ein Plattenkondensator (siehe Illustration) erzeugt ein homogenes elektrisches Feld \(E\). Die Äquipotentiallinien stehen senkrecht auf den elektrischen Feldlinien. In der Illustration sind beispielhaft sechs Äquipotentiallinien (von \(\varphi_0\) bis \(\varphi_5\)) eingezeichnet. Wenn ein geladenes Teilchen z.B. entlang der Äquipotenziallinie \(\varphi_2\) verschoben wird, dann ändert sich seine potentielle Energie nicht.