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Elektrische und magnetische Felder

Die uns alltäglich umgebenden elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Felder können von uns Menschen in der Regel nicht wahrgenommen werden, wenn man einmal vom sichtbaren Licht absieht. Wir besitzen keine Sinnesorgane für die Wahrnehmung z. B. der Wellen eines Radiosenders. Diese Felder sind also untersinnlich. Wollen wir diese Felder nachweisen, die mit Ihnen zusammenhängenden Phänomene beschreiben, so bedarf es bestimmter Geräte bzw. Begriffe.

Der Begriff des Feldes beschreibt erst einmal nur die Eigenschaft des Raumes, die beim elektrischen und magnetischen Feld die Qualität besitzt, auf Körper eine Kraft auszuüben.

Das elektrische Feld geht von ruhenden elektrischen Ladungen aus, z. B. von zwei Kupferdrähten unterschiedlicher Ladung. Die Stärke des daraus entstehenden elektrischen Feldes, die elektrische Feldstärke, wird in V/m (Volt pro Meter) angegeben. Damit also ein elektrisches Feld, z. B. an einem Stromkabel entstehen kann, muss dort eine Spannung anliegen. Je höher die Spannung, desto stärker das elektrische Feld.

Damit in einem Stromkabel ein magnetisches Feld entstehen kann müssen die Ladungen bewegt werden, es muss Strom fließen. Die Stärke des magnetischen Feldes wird in T (Tesla) angegeben und hängt somit von der Stromstärke ab.

Das Feld kann über die Zeit betrachtet unverändert statisch wirken wie z. B. bei einem Dauermagneten mit festgelegter Polarität und so spricht man dann von Gleichfeldern. Variiert das Feld aber zeitlich, d. h. die Orientierung der Felder im Raum kehrt sich um bzw. die Ladungen wechseln in einem bestimmten Rhythmus ihre Polarität, so spricht man von Wechselfeldern. Die Häufigkeit mit der dieser rhythmische Wechsel stattfindet nennt man Frequenz. Die entsprechende Maßeinheit Hertz (Hz) besagt, dass ein solcher Wechsel (Schwingung) einmal pro Sekunde stattfindet.

Die Wechselfelder haben in der Technik eine große Zahl von Anwendungen gefunden, die insbesondere in Hinsicht auf die Frequenz und den dadurch bedingten spezifischen Eigenschaften differieren. Aufgrund dieser Tatsache spricht man heute bei einem Frequenzbereich von 0Hz bis 30 kHz von niederfrequenten Feldern und bei einer Frequenz von 30 kHz bis 300 GHz von hochfrequenten Feldern. Das bekannteste niederfrequente Feld erzeugt der Wechselstrom (50 Hz), der uns in unseren Häusern über die elektrische Installation zur Verfügung gestellt wird. Hochfrequente Felder findet man bei Radio, Fernsehen, Mobilfunk, Mikrowellen, Radar etc.

Diese Einteilung beruht auch auf der Tatsache, dass sich bei hochfrequenten Feldern elektrische und magnetische Felder nicht mehr getrennt betrachten lassen, sondern sich zum so genannten elektromagnetischen Feld verbinden. Dieses Feld ist dann auch nicht mehr an einen Leiter gebunden, sondern kann sich frei durch den Raum ausbreiten. Diese Möglichkeit wird im Rahmen des Funks und den darauf beruhenden Technologien genutzt.

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