In der Physik ist das elektrische Feld ein Kraftfeld, das im Raum durch das Vorhandensein einer oder mehrerer elektrischer Ladungen oder eines sich zeitlich ändernden Magnetfelds erzeugt wird. Zusammen mit dem Magnetfeld bildet es das elektromagnetische Feld, das für die elektromagnetische Wechselwirkung verantwortlich ist.
Eingeführt von Michael Faraday breitet sich das elektrische Feld mit Lichtgeschwindigkeit aus und übt eine Kraft auf jedes elektrisch geladene Objekt aus.
Wird es nur durch die stationäre Raumladungsverteilung erzeugt, wird das elektrische Feld als elektrostatisches Feld bezeichnet und ist konservativ.
Ein Instrument namens Elektroskop wird verwendet, um die Elektrifizierung eines Körpers zu messen.
Statische Elektrizität erzeugt auch ein elektrisches Feld. In diesem Fall ist es ein statisches elektrisches Feld, das durch die Abstoßung und Anziehung von im Raum fixierten positiven und negativen Ladungen erzeugt wird.
Formel für das elektrische Feld
Die Formel für das elektrische Feld (E) an einem Punkt P, das durch eine punktförmige elektrische Ladung q1 erzeugt wird, lautet:
wo:
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E ist der Vektor der elektrischen Feldstärke, der die Stärke und Richtung des Feldes angibt.
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q1 ist der Wert der gemessenen Last. Die Einheit der elektrischen Ladung im internationalen Einheitensystem ist Coulomb.
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K ist die vom Medium abhängige elektrostatische Konstante. der Wert von k im Vakuum beträgt 9 · 10⁹ Nm² / C.
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r ist der Abstand von der Ladung bis zu dem Punkt, an dem das elektrische Feld gemessen wird.
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ur ist ein Einheitsvektor, der von der Quellladung zum Punkt P geht.
Im internationalen Maßsystem wird sie in Newton pro Coulomb (N/C) oder in Volt pro Meter (V/m) gemessen.
Das elektrische Feld kann auch für eine kontinuierliche Ladungsverteilung berechnet werden. In diesem Fall wird sie berechnet, indem die Vektorsumme der Felder gebildet wird, die von jeder elektrischen Ladung erzeugt werden. Da es jedoch schwer zu berechnen ist, ist es einfacher, das Gaußsche Gesetz zu verwenden.
Sobald der Vektor des elektrischen Feldes bekannt ist, kann die Kraft berechnet werden, die dieses Feld auf eine bei P befindliche Zeugenladung ausübt:
Wenn die Kontrollladung positiv ist, ist die vom Feld ausgeübte Kraft daher parallel zum Feld. Im Gegensatz dazu, wenn die Ladung an einem bestimmten Punkt negativ ist, wird die Kraft in die entgegengesetzte Richtung zum Feld gerichtet sein.
Was sind die Linien eines elektrischen Feldes?
Die Feldlinien sind imaginäre Linien, die die Flugbahn beschreiben, die eine frei an einem Punkt befindliche positive Ladung beschreiben würde, um innerhalb eines elektrischen Feldes von diesem Punkt zu einem anderen zu gelangen.
Coulomb-Gesetz
Aus diesen experimentellen Beweisen elektrischer Felder formulierte Charles Augustin de Coulomb das Coulombsche Gesetz. Das Coulomb-Gesetz quantifiziert die elektrische Anziehungs- und Abstoßungskraft elektrischer Ladungen, die sich in einer bestimmten Entfernung befinden.
Aus diesem Gesetz lässt sich sagen, dass ein elektrisch geladener Körper im umgebenden Raum ein Feld erzeugt, so dass bei Einführung einer Punktladung dieser durch die Wirkung einer Kraft, der sogenannten Coulomb-Kraft, beeinflusst wird.