Elektromagnetische Feldstärke

Wenn man vom elektromagnetischen Feld spricht, meint man normalerweise das Magnetfeld elektrischer Ströme – eigentlich das Magnetfeld bewegter Ladungen oder Radiowellen. In der Praxis ist das elektromagnetische Feld das resultierende Kraftfeld, das im betrachteten Raumbereich vorhanden sein muss elektrische und magnetische Felder.

Jede der Komponenten des elektromagnetischen Feldes (elektrisch und magnetisch) beeinflusst Ladungen auf unterschiedliche Weise. Ein elektrisches Feld wirkt sowohl auf stationäre als auch auf bewegte Ladungen, während ein magnetisches Feld nur auf bewegte Ladungen (elektrische Ströme) wirkt.

Tatsächlich ist es leicht zu verstehen, dass während einer magnetischen Wechselwirkung die Magnetfelder interagieren (z. B. ein externes Magnetfeld, dessen Quelle nicht angegeben ist, dessen Induktion aber bekannt ist und das von einer sich bewegenden Ladung erzeugt wird) und während der elektrischen Wechselwirkung elektrische Felder interagieren – ein externes elektrisches Feld, dessen Quelle nicht angegeben ist, und das elektrische Feld der betreffenden Ladung.

Um das Auffinden von Kräften mithilfe des mathematischen Apparats in der klassischen Physik zu erleichtern, Konzepte der elektrischen Feldstärke E und der magnetischen Feldinduktion B, sowie bezogen auf die Induktion des Magnetfeldes und auf die Eigenschaften des magnetischen Mediums, eine Hilfsgröße, die magnetische Feldstärke H… Betrachten Sie diese vektorphysikalischen Größen separat und verstehen Sie gleichzeitig ihre physikalische Bedeutung.

Die elektrische Feldstärke E

Wenn an einem bestimmten Punkt im Raum ein elektrisches Feld existiert, dann wirkt auf die an diesem Punkt auf der Seite dieses Feldes platzierte elektrische Ladung eine Kraft F, die proportional zur Stärke des elektrischen Feldes E und der Größe der Ladung q ist. Wenn die Parameter der Quelle des externen elektrischen Feldes nicht bekannt sind, kann man bei Kenntnis von q und F die Größe und Richtung des elektrischen Feldstärkevektors E an einem bestimmten Punkt im Raum ermitteln, ohne darüber nachzudenken, wer die Quelle ist dieses elektrische Feld.

Wenn das elektrische Feld konstant und gleichmäßig ist, hängt die Wirkungsrichtung der Kraft von ihrer Seite auf die Ladung nicht von der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Ladung relativ zum elektrischen Feld ab und ändert sich daher unabhängig davon nicht ob die Ladung stationär ist oder sich bewegt. Elektrische Feldstärke im Nordosten gemessen in V/m (Volt pro Meter).

Magnetfeldinduktion B

Wenn an einem bestimmten Punkt im Raum ein Magnetfeld existiert, wird auf eine stationäre elektrische Ladung, die sich an diesem Punkt auf der Seite dieses Feldes befindet, keine Wirkung ausgeübt.

Bewegt sich die Ladung q, so entsteht auf der Seite des Magnetfeldes die Kraft F, die sowohl von der Größe der Ladung q als auch von der Richtung und Geschwindigkeit v ihrer Bewegung relativ zu diesem Feld und von der Kraft F abhängt Größe und Richtung der Magnetfeldvektorinduktion B gegebener Magnetfelder.

Wenn also die Parameter der Quelle des Magnetfelds nicht bekannt sind, können bei Kenntnis der Kraft F, der Größe der Ladung q und ihrer Geschwindigkeit v die Größe und Richtung des magnetischen Induktionsvektors B an einem bestimmten Feldpunkt ermittelt werden gefunden.

Selbst wenn das Magnetfeld konstant und gleichmäßig ist, hängt die Wirkungsrichtung der Kraft auf seiner Seite von der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Ladung relativ zum Magnetfeld ab. Die Magnetfeldinduktion im SI-System wird in T (Tesla) gemessen.

Die Stärke des Magnetfeldes H

Es ist bekannt, dass ein Magnetfeld durch die Bewegung elektrischer Ladungen, also Ströme, erzeugt wird. Die Magnetfeldinduktion hängt mit Strömen zusammen. Wenn der Prozess im Vakuum stattfindet, kann dieser Zusammenhang für einen ausgewählten Punkt im Raum durch die magnetische Permeabilität des Vakuums ausgedrückt werden.

Zum besseren Verständnis des Zusammenhangs magnetische Induktion B und die Stärke des Magnetfelds H, betrachten Sie dieses Beispiel: Die magnetische Induktion im Zentrum einer Spule mit einem Strom I ohne Kern unterscheidet sich von der magnetischen Induktion nur im Zentrum derselben Spule mit demselben Strom I mit einem darin eingelegten ferromagnetischen Kern.

Der quantitative Unterschied der magnetischen Induktionen mit und ohne Kern (bei gleicher Magnetfeldstärke H) wird gleich dem Unterschied der magnetischen Permeabilitäten des Materials des eingebrachten Kerns und des Vakuums sein. Das SI-Magnetfeld wird in A/m gemessen.

Die kombinierte Wirkung elektrischer und magnetischer Felder (Lorentzkraft) und magnetischer Felder. Diese Gesamtkraft wird Lorentzkraft genannt.