Das elektrische Feld ist ein Bestandteil des elektromagnetischen Feldes. Es erscheint um geladene Körper und Teilchen. Dieses Objekt ist unsichtbar, aber die Bestimmung des elektrischen Feldes kann durch Aufbringen einer bestimmten Ladung erfolgen. Um einen quantitativen Wert zu ermitteln, gibt es den Begriff der Spannung. Dies ist eine Vektorgröße und zeigt an, mit welcher Kraft das Feld auf die darin eingelegte Testladung einwirkt.
Inhalt
- Die Entstehungsgeschichte der Theorie
- Beschreibung eines physikalischen Phänomens
- Arten von elektrischen Feldern
- Anwendungen
Die Entstehungsgeschichte der Theorie
Bevor die Existenz dieses Phänomens physikalisch nachgewiesen wurde, versuchten Spezialisten unterschiedlichen Ranges, sein Auftreten theoretisch zu belegen. Die ersten Versuche wurden Ende des 18. Jahrhunderts unternommen, als der Astronom Lagrange den Begriff des Potenzials einführte.
Dieser Indikator charakterisiert die Spannung und ist tatsächlich die Arbeit, die das Feld leisten muss, um die Ladung von Unendlich zu ihrem spezifischen Punkt zu bewegen. Coulomb leitete wenig später das Konzept der Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen ab und verwendete für seine Experimente eine Torsionswaage.
Poisson bewies zu Beginn des 19. Jahrhunderts den Zusammenhang zwischen dem Potentialbegriff und einem elektromagnetischen Phänomen. Nach 7 Jahren wurden Versuche durchgeführt, die die Wirkung des durch die Drähte fließenden Stroms auf die Magnetnadel zeigten.
Das hat bewiesen, dass um die Leiter entsteht ein elektrisches Feld mit unveränderlicher Spannung. Das Thema wurde von Om und Faraday weitergeführt. Faraday veröffentlichte Arbeiten, in denen er die Interaktion unterschiedlicher Felder beschrieb.
In der Praxis fand diese Theorie später Anwendung bei der Herstellung von Elektromotoren. Wenig später wurden die Maßeinheiten magnetischer und elektrischer Felder in die Berechnungen der Physiker eingeführt.
Beschreibung eines physikalischen Phänomens
Es ist nicht schwer, das Vorhandensein eines elektrischen Feldes zu erkennen. Dazu benötigen Sie ein geladenes Teilchen und platzieren es an einem bestimmten Ort im Weltraum.
Wenn eine elektrische Kraft darauf einwirkt, ist dies ein Beweis für ihre Anwesenheit.
Die Feldeigenschaften sind:
- Unsichtbarkeit;
- die Fähigkeit, nur mit anderen elektrischen Feldern zu interagieren;
- es hat eine Vektorrichtung;
- das Feld kann anziehen oder abstoßen;
- entsteht immer um geladene Teilchen;
- Konzentration;
- Heterogenität.
Ein geladenes Teilchen, das sich in einem Feld befindet, wird von verschiedenen Punkten aus mit Kräften beaufschlagt, die sich in Wert und Richtung unterscheiden. Um es zu bestimmen, gibt es eine für das Feld charakteristische Kraft, die als Intensität bezeichnet wird und mit dem lateinischen E bezeichnet wird.
Dieser Wert ist gleich dem Verhältnis der Kraft zu der Ladung, mit der sie an einer bestimmten Stelle des Feldes auf ihn einwirkt. Werden mehrere Ladungen gleichzeitig in das Feld eingebracht, so errechnet sich die Gesamtkraft als geometrische Summe aller Vektoren.
Arten von elektrischen Feldern
Die Wirkung dieses Phänomens lässt sich täglich im Alltag beobachten. Dazu können Sie jedes Dielektrikum mit einem Stück Wolle oder einem Plastikkamm über Ihr Haar reiben. Das Ergebnis solcher Aktionen ist die Erzeugung einer Ladung auf Objekten und ein elektrisches Feld wird um sie herum erscheinen.
Es gibt folgende Typen:
- statisch;
- induziert oder verwirbelt;
- stationär;
- magnetisch.
Einige Eigenschaften verschiedener Feldtypen sind gleich, aber es gibt auch signifikante Unterschiede zwischen ihnen. Wenn beispielsweise ein geladenes Teilchen stationär ist, existiert nur ein statisches Feld um es herum. Sobald es sich zu bewegen beginnt, entsteht sofort ein Magnetfeld. Seine Stärke nimmt mit zunehmender Ladegeschwindigkeit zu.
Außerdem entsteht während der Bewegung des Magneten ein induktives Feld. Es gibt auch Unterschiede zwischen statischen und stationären Feldern. Um einen stationären Zustand aufrechtzuerhalten, ist also ein konstanter Energieaufwand erforderlich, der bei statischen Feldern nicht der Fall ist.
Anwendungen
Einige Eigenschaften des elektrischen Feldes machen es möglich, diese im Alltag erfolgreich einzusetzen. Es ist beispielsweise in der Lage, in einer Flüssigkeit Ionen zu bilden. Das Eintauchen von Elektroden in ein flüssiges Medium ermöglicht die Aufteilung in mehrere Fraktionen.
Aufgrund dieser Eigenschaften ist das elektrische Feld fand Anwendung in Medizin, Chemie, jede Art von Reinigung. In der Medizin beispielsweise wirken Ionen auf die betroffenen Stellen ein und zerstören dadurch in die Wunde eingedrungene schädliche Mikroorganismen und deren schnelle Heilung.
Es werden auch Geräte verwendet, die mit einem elektrischen Feld auf einzelne Körperteile einwirken, wodurch Sie die Temperatur in diesen punktuell erhöhen können. Durch die Hämodynamik wird die Durchblutung verbessert und der Heilungsprozess beschleunigt.
Durch die Verwendung eines elektrischen Feldes wird Wasser in speziellen Strukturen gereinigt, die von Wasserversorgungsunternehmen häufig verwendet werden. Unter seinem Einfluss wird sauberes Wasser in Absetzbecken von schädlichen Verunreinigungen getrennt.
Die gleiche Methode in der Ölförderung verwendet um kontaminierte Stoffe zu entfernen, die die Weiterverarbeitung stören. Derzeit laufen Entwicklungen bezüglich der Verwendung eines elektrischen Feldes für die drahtlose Übertragung von Elektrizität zu verschiedenen Geräten.
Gleichzeitig ist es in einigen Fällen notwendig, sich vor den Auswirkungen zu schützen. Dies wird besonders häufig in der Elektronik verwendet, wo ein Feld vor den Auswirkungen eines anderen geschützt werden muss.
