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2 Physikalische Grundlagen
Der Begriff Feld wird im physikalisch-technischen Sinn für Raumgebiete verwendet, in denen sich eine physikalische Größe als Funktion der Raum- und Zeitkoordinaten darstellen lässt. Die hier betrachteten elektrischen und magnetischen Felder sind Vektorfelder, bei denen jedem Ort und jedem Zeitpunkt in einem betrachteten Raum ein Vektor der Feldstärke zugeordnet wird. Falls sich die Größen nicht mit der Zeit ändern spricht man von statischen Feldern.
2.1 Statische Felder 2.1.1 Elektrische Felder
Statische elektrische Felder werden durch die Anwesenheit von elektrischen Ladungen im Raum hervorgerufen. Bringt man eine kleine ruhende Ladung q in ein elektrisches Feld, das durch diese Ladung nicht verändert wird, so wirkt auf q die
􏰀 Coulomb-Kraft F.
􏰀 􏰁􏰂􏰃∙􏰄
􏰀􏰀
Die elektrische Feldstärke E am Ort der Probeladung ist dabei ein Maß für die Stärke
􏰀􏰀 der auf die Probeladung wirkenden Kraft. Die Einheit der elektrischen Feldstärke E ist
Volt pro Meter (V/m), sie ist wie die Kraft ein Vektor, d. h. sie besitzt einen Betrag und eine Richtung. Sowohl die Coulomb-Kraft als auch die elektrische Feldstärke zeigen in die gleiche Richtung.
Die Abbildung 2.1 zeigt ein schematisches Feldlinienbild zwischen zwei Kugelladungen. Die Dichte der Feldlinien ist dabei ein Maß für den Betrag der Feldstärke, die an der Kugeloberfläche am größten ist. Gleichzeitig gibt die Tangente der Feldlinien die Richtung des Feldstärkevektors in jedem Punkt an. Vereinbarungsgemäß ist dieser stets von der positiven zur negativen Ladung gerichtet. Elektrische Feldlinien beginnen und enden somit auf Ladungen.
􏰀􏰀 Abbildung 2.1: Feldbild zur Definition der elektrischen Feldstärke E
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