Elektrisches Feld
Das elektrische Feld ist ein bestimmter Zustand des Raumes um einen geladenen Körper. Auf geladene Körper, die sich in einem elektrischen Feld befinden, wirkt eine Kraft.
Man hat in der Vergangenheit immer wieder darüber nachgedacht, auf welche Weise die gegenseitige Kraftausübung zwischen zwei geladenen Körpern vonstatten geht. So glaubte man für eine gewisse Zeit an die Ausbreitung elektrischer Stoffe oder hielt es für möglich, dass zwei Probeladungen ganz direkt und unmittelbar ihre gegenseitige Anwesenheit auch über große Entfernungen hinweg "spüren".
Die heute bekannten experimentellen Untersuchungsresultate haben diese Auffassungen widerlegt. Lädt man einen Körper schlagartig auf, dann macht sich dieser Ladungsvorgang an einem weit entfernten Probekörper erst nach einer gewissen Zeit bemerkbar. Die Information über die Aufladung des Körpers breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit im Raum aus.
Feldlinienbild eines elektrischen Feldes zwischen einer geladenen Platte und einer geladenen Spitze
Diese und weitere Erkenntnisse führten zum Begriff des elektrischen Feldes. Hinter diesem Begriff verbirgt sich folgende Vorstellung:
Die heutige Physik sieht den Raum nicht nur einfach als ein Volumen an, in dem sich Körper befinden und bewegen, sondern betrachtet den Raum selbst als physikalisches Objekt, das demzufolge auch physikalische Eigenschaften besitzt. Wird ein Körper elektrisch geladen, dann verändern sich um ihn herum die physikalischen Eigenschaften des Raumes. Der Raum gerät in einem neuen physikalischen Zustand.
Den Zustand des Raumes um einen geladenen Körper und damit natürlich auch den Raum mit seinen veränderten Eigenschaften selbst bezeichnet man als elektrisches Feld.
Das elektrische Feld breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Der englische Physiker M. FARADAY entwickelte als Erster grundlegende Vorstellungen zum elektrischen Feld. Er veranschaulichte sich elektrische Felder mithilfe von Feldlinien.
Feldlinienbild eines Dipols
Eigenschaften des elektrischen Feldes
Zu den wesentlichen Eigenschaften des elektrischen Feldes zählen seine Stärke, die man auch als elektrische Feldstärke bezeichnet, seine Gerichtetheit, seine Ausbreitungsgeschwindigkeit (c =300000 km/s) und die Tatsache, dass jede zeitlich Veränderung eines elektrischen Feldes immer auch ein magnetisches Feld hervorruft.
Feldlinienbild um eine Punktladung
Arten von elektrischen Feldern
Elektrische Felder, die sich zeitlich nicht verändern, nennt man elektrostatiche Felder. Jede ruhende Ladung ist stets von einem elektrostatischen Feld umgeben. Die geometrischen Eigenschaften eines elektrischen Feldes werden immer auch von der Oberflächenform desjenigen Körpers bestimmt, auf dem sich die felderzeugenden Ladungen befinden. Punktladungen oder kugelförmige Körper haben radialsymmetrische Felder. In einem Plattenkondensator herrscht ein homogenes Feld, das an allen Orten innerhalb des Kondensators die gleichen Eigenschaften besitzt.
Feld eines Plattenkondensators: Zwischen den Platten existiert ein homogenes Feld, also ein Feld, dessen Stärke überall gleich groß ist.
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Stand: 2010
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