Physikalische Felder im Vergleich
Elektrische Felder, magnetische Felder und Gravitationsfelder sind dadurch gekennzeichnet, dass auf Körper mit bestimmten Eigenschaften, die sich in ihnen befinden, Kräfte ausgeübt werden. Alle drei Arten von Feldern lassen sich mithilfe des Modells Feldlinienbild beschreiben. Für jedes der Felder gibt es feldbeschreibende Größen, die teilweise in analoger Weise definiert sind. Darüber hinaus gibt es zwischen diesen drei Arten von Feldern weitere Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede.
Sie sind neben den Stoffen eine Form der Materie. Bei diesen drei Arten von Feldern gibt es viele Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede. Sie werden in den nachfolgenden Übersichten deutlich gemacht. Wir beschränken uns dabei auf konstante elektrische Felder (elektrostatische Felder), konstante Magnetfelder (magnetostatische Felder) und Gravitationsfelder.
Allgemein gilt für alle drei Arten von Feldern:
- Die Felder bewegen sich mit den Körpern, von denen sie ausgehen oder zwischen denen sie bestehen. Bewegen sich diese Körper beschleunigt, dann liegt allerdings kein statisches Feld mehr vor.
- Änderungen im Feld breiten sich immer mit Lichtgeschwindigkeit aus.
- Feldern kann eine Energie und damit auch eine Masse zugeordnet werden. Sie besitzen aber keine Ruhemasse.
- Felder einer Art überlagern sich. Es gilt für sie das Superpositionsprinzip. Die Wirkung auf einen Körper ergibt sich als Resultierende aus der Wirkung der verschiedenen Felder einer Art. So kann z.B. auf einen Satelliten das Gravitationsfeld der Erde und des Mondes wirken. Aus den Einzelwirkungen ergibt sich eine resultierende Wirkung (Resultierende der Gravitationskräfte).
- Felder unterschiedlicher Art durchdringen sich ungestört. An einer bestimmten Stelle des Raumes kann also sowohl ein elektrisches als auch ein magnetisches und ein Gravitationsfeld existieren.
- Körper werden von Feldern durchdrungen. Elektrische und magnetische Felder werden aber durch bestimmte Stoffe abgeschirmt.
In der nachfolgenden Übersicht sind einige charakteristische Merkmale der drei Arten von Feldern dargestellt.
Eine quantitative Beschreibung von Feldern kann mithilfe von Feldgrößen erfolgen. Die wichtigsten Größen sind nachfolgend zusammengestellt. Dabei werden auch Ähnlichkeiten in den mathematischen Strukturen deutlich.
