Elektrisches Feld (E) und Magnetfeld (B)
Das elektrische Feld (E) und das Magnetfeld (B) sind zwei miteinander verbundene Komponenten eines elektromagnetischen Feldes, einem Raumgebiet, in dem elektrische und magnetische Kräfte auf elektrische Ladungen und Ströme einwirken. Diese Felder spielen eine entscheidende Rolle im Studium des Elektromagnetismus und im Verhalten elektromagnetischer Wellen.
Elektrisches Feld (E)
Das elektrische Feld ist ein Vektorfeld, das die durch andere elektrische Ladungen verursachte Kraft auf ein geladenes Teilchen darstellt. Das elektrische Feld an einem Punkt im Raum wird definiert als die Kraft pro Ladungseinheit, die auf eine positive Testladung an diesem Punkt wirkt. Stärke und Richtung des elektrischen Feldes hängen von der Verteilung der elektrischen Ladungen und ihrer relativen Positionen ab. Elektrische Felder werden durch statische elektrische Ladungen, sich ändernde Magnetfelder oder eine Kombination aus beidem erzeugt. Die Einheit des elektrischen Feldes ist Newton pro Coulomb (N/C) oder Volt pro Meter (V/m). Das elektrische Feld kann als Linien dargestellt werden, die in die Richtung der Kraft zeigen, die eine positive Testladung erfährt, wobei die Dichte der Linien die Stärke des Feldes anzeigt.
Magnetfeld (B)
Das Magnetfeld ist ein Vektorfeld, das die Kraft darstellt, die ein bewegtes geladenes Teilchen oder ein elektrischer Strom in Anwesenheit eines Magnetfeldes erfährt. Das Magnetfeld an einem Punkt im Raum wird als die Kraft pro Ladungseinheit definiert, die auf ein geladenes Teilchen wirkt, das sich senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt. Stärke und Richtung des Magnetfeldes hängen von der Verteilung der elektrischen Ströme, magnetischen Materialien und zeitlich veränderlichen elektrischen Feldern ab. Die Einheit des Magnetfeldes ist Tesla (T), was gleichbedeutend ist mit Newton pro Ampere-Meter (N/A·m) oder Weber pro Quadratmeter (Wb/m²). Das Magnetfeld kann als geschlossene Schleifen bildende Linien visualisiert werden, wobei die Dichte der Linien die Stärke des Feldes anzeigt.
In elektromagnetischen Wellen oszillieren das elektrische und das Magnetfeld senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Beide Felder sind wesentlich für das Verständnis des Verhaltens elektromagnetischer Wellen und ihrer Wechselwirkungen mit Materie, was die Grundlage für zahlreiche Anwendungen in Wissenschaft und Technologie bildet, einschließlich Kommunikationssystemen, medizinischer Bildgebung und Energieerzeugung.
