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Feldstärke

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Die Feldstärke bezeichnet die Stärke einer Feldgröße (eines elektrischen, magnetischen oder sonstigen räumlich verteilten Feldes) an einem gegebenen Punkt im Raum. Die Feldstärke ist häufig ein Vektor, wird also beschrieben durch Richtung und Betrag. Es gibt jedoch auch skalare Felder, zu deren Beschreibung in einem Raumpunkt nur eine Zahl notwendig ist, z.B. Temperatur oder Luftdruck. Die Feldstärke ist die auf die Feldlinie l verteilte Durchflutung. Die Feldstärke H ist gleich die Durchflutung dividiert durch die Länge [Ampere/Meter]. Die Feldstärke ist eine vektorelle Größe und zeigt in einem beliebigen Punkt P in die Richtung des magnetischen Feldes. Die magnetische Feldstärke ist gleich der Anzahl der Windungen mal dem Strom dividiert durch die Länge. Diese Gleichung gilt nur in homogenen Feldern (in gleichförmigen Feldern). Das bedeutet, dass die Feldlinien die gleiche Länge haben (mittlere Feldlinienlänge lm).

Die elektrische Feldstärke hat die Dimension E und die Einheit Volt pro Meter bzw. Newton pro Coulomb.

[E] = \frac{\rm V}{\rm m} oder [E] = \frac{\rm N}{\rm C}

Die magnetische Feldstärke die Dimension H und die Einheit Ampere pro Meter (A/m).

Die elektrische Feldstärke

{\vec E} = \frac{\vec F}{Q}

ist der Quotient aus der Kraft F, die ein positiv geladener Körper im Feldpunkt erfährt und seiner Ladung Q. Da \vec F eine vektorielle Größe ist, ist \vec E auch eine vektorielle Größe.

Homogenes Feld

Im homogenen Feld gilt für die Feldstärke: (Es werden nur Bewegungen entlang der Feldlinien betrachtet)

Mit \varphi_{12} = \int\limits_{1}^{2} \mathrm {E(r)}\, \mathrm {d}r folgt im homogenen Feld (Plattenkondensator): \varphi_{12} = E \cdot \int\limits_{0}^{d} \mathrm {1}\, \mathrm {d}r.
Da φ = U, folgt E = \frac{U}{d} in einem Plattenkondensator, an dem die Spannung U anliegt und dessen Platten den Abstand d haben.

Inhomogenes Feld

Feldstärke im Feld einer Punktladung:

E =\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 \cdot r^2}

Q ist die Ladung der Punktladung, r der Abstand zur Punktladung. Beachte: Bei einer Kugel muss r größer als der Radius der Kugel sein, da im Inneren der Kugel kein E-Feld existiert.

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