Feld, elektrisches

Kennzeichnung elektrischer Felder
Bringt man in die Nähe eines geladenen Körpers andere geladene Körper, dann kann man feststellen: Im Raum um einen elektrisch geladenen Körper werden auf andere elektrisch geladene Körper Kräfte ausgeübt. Der Raum befindet sich in einem besonderen Zustand. Er verfügt selbst über physikalische Eigenschaften.
Der Raum um einen elektrisch geladenen Körper wird als elektrisches Feld bezeichnet.
Diese Bezeichnung geht auf MICHAEL FARADAY (1791-1867) zurück, der den Feldbegriff in die Physik eingeführt hat und der damit zugleich eine Vorstellung entwickelte, wie Kräfte zwischen geladenen Körpern wirken (Feldtheorie oder Nahwirkungstheorie). Das stand im Gegensatz zur bis dahin dominierenden Fernwirkungstheorie. Genauere Informationen dazu sind unter den betreffenden Stichwörtern zu finden.

Elektrische Felder sind nur an ihren Wirkungen erkennbar. Diese können je nach den gegebenen Bedingungen sehr unterschiedlich sein:

• Auf einen geladenen Körper wird im elektrischen Feld eine Kraft ausgeübt.
• Befinden sich Stoffe im elektrischen Feld, so tritt bei Leitern Influenz (Ladungstrennung) und bei Isolatoren dielektrische Polarisation (Ladungsverschiebung) auf.
• In geschlossenen Stromkreisen bewirkt ein elektrisches Feld die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern (Stromfluss).

Darstellung elektrischer Felder
Ein elektrisches Feld ist mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmbar. Es ist aber an seinen Wirkungen erkennbar. Bringt man z.B. in den Raum zwischen zwei geladenen Körpern Öl mit Grieskörnchen, dann richten sich diese Grieskörnchen im elektrischen Feld in bestimmter Weise aus (Bild 2). Verbindet man die verschiedenen Punkte miteinander, so kommt man zu einem Feldlinienbild. FARADAY selbst, auf den auch diese Vorstellung zurückgeht, stellte sich die Feldlinien als eine Art Gummibänder vor.

Ein Feldlinienbild ist ein Modell des real existierenden elektrischen Feldes. Es macht Aussagen über die Beträge und die Richtungen der Kräfte auf einen Probekörper im elektrischen Feld. Wie jedes Modell ist auch das Feldlinienbild eine Vereinfachung der Wirklichkeit. Für das Modell gilt:

1. Feldlinien eines elektrischen Feldes schneiden sich nicht.

2. Feldlinien eines elektrostatischen Feldes, d.h. eines zeitlich konstanten Feldes, stehen immer senkrecht auf der Oberfläche der im Feld befindlichen Körper. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Feld von ihnen ausgeht oder auf sie einwirkt.

3. Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, desto stärker ist dort das elektrische Feld. Die Dichte der Feldlinien ist somit ein Maß für die (relative) Stärke des Feldes.

4. Um den Feldlinien eine eindeutige Richtung zu verleihen, hat man definiert: Die Feldlinien zeigen von der positiven zur negativen Ladung. Das ist zugleich die Richtung der Kraft, die auf einen positiv geladenen Probekörper wirkt.

5. Die Feldlinien verlaufen zwischen den Ladungen. Es sind keine geschlossenen Linien. Man bezeichnet deshalb ein elektrisches Feld auch als wirbelfreies Quellenfeld. Wirbelfrei bedeutet: Die Feldlinien sind keine geschlossenen Linien. Quellenfeld bedeutet: Die Feldlinien haben einen Anfang (positive Ladung) und ein Ende (negative Ladung).

6. Das Feld existiert auch in den Bereichen zwischen den Feldlinien.

Elektrische Felder kann man auch mithilfe der Feldgrößen elektrische Feldstärke und dielektrische Verschiebung beschrieben. Ausführliche Informationen dazu sind in einem gesonderten Beitrag zu finden.