Elektrisches und magnetisches Feld

Das elektrische und das magnetische Feld

Die Lehre der Elektrizität und des Magnetismus kommt nicht ohne die Behandlung von elektrischen und magnetischen Feldern aus. Die Physik der elektrischen und magnetischen Felder ist sehr gut verstanden, verhältnismäßig einfach und bereits lange bekannt. Außerdem lassen sich zwischen ihren mathematischen Gesetzmäßigkeiten und anderen Bereichen der Physik Analogien finden. Damit gehören elektrische und magnetische Felder zu den wichtigsten Phänomenen der Physik und sie haben weitreichende technische Anwendungen.

Entstehung, Beschreibung und Formalismus

Elektrische und magnetische Felder, oder kurz elektromagnetische Felder, sind eng miteinander verknüpft. Sie können einzeln oder gemeinsam auftreten und werden durch Magnete und elektrische Ladungen erzeugt. Überall wo Elektrizität ist, werden zwangsläufig auch elektromagnetische Felder sein. Da die Welt des 21. Jahrhunderts nicht ohne Elektrizität auskommt, finden sich daher auch nahezu überall elektromagnetische Felder.

In der Physik werden Felder durch sogenannte Feldlinien dargestellt, die stets einen Anfangs- und Endpunkt und eine Richtung haben. Ihre Gesetzmäßigkeiten sind durch die vier Maxwell-Gleichungen gegeben. Wichtige physikalische Größen, die im Formalismus der elektromagnetische Felder häufig auftauchen, sind die elektrische Feldstärke $E$, die magnetische Flussdichte $B$ sowie die Ladung $Q$ und der Strom $I$.

Wirkung und technische Anwendung von elektromagnetischen Feldern

Elektromagnetische Felder werden von Ladungen erzeugt und haben umgekehrt ebenso eine Wirkung auf geladene Teilchen. Auf ein geladenes Teilchen, das sich in einem elektromagnetischen Feld befindet, wirken Kräfte. Die elektrische Kraft und die Lorentzkraft (magnetische Kraft) zwingen die geladenen Teilchen zu Bewegung, können diese ablenken, anhalten, beschleunigen und bremsen. In der technischen Anwendung wird diese Eigenschaft bei Röhrenfernsehern zur Bilderzeugung verwendet. Auch Massenspektrometer würden ohne die Kraft elektromagnetischer Felder nicht funktionieren, ebenso wenig viele medizinischen Geräte.

Außerdem beeinflussen sich elektrische und magnetische Felder auch gegenseitig und können so elektromagnetische Wellen bilden. Ohne diese würde weder ein Handy, Radio oder sonstiger Funk funktionieren.