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SG058 Feldlinien

© H. Hübel Würzburg 2013

Elektroma-gnetisches Feld

Feldstärke

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

Feldlinien gibt es nur in unseren Köpfen. Feldlinien sind gedachte Linien, die die Struktur eines Feldes beschreiben. Man stellt sich vor, dass durch jeden Punkt des Raumes genau eine Feldlinie verläuft. Die Tangente an die Feldlinie in diesem Punkt zeigt die Richtung des Feldes in diesem Punkt an. Die Dichte der Feldlinien stellt erfahrungsgemäß ein anschauliches Maß für die Feldstärke dar (große Feldliniendichte => große Feldstärke).

Beispiele:

Elektrische Feldlinien, sichtbar gemacht mit Grießkörnern in Rizinusöl; offenbar ist in der Nähe des Zentrums das elektrische Feld besonders stark. An den Grießkörnerketten kann man ablesen, dass das elektrische Feld zwischen einer zentralen leitenden Kreisscheibe und einem kon­zentrischen Ring radial gerichtet ist. Ähnliches gilt für das elektrische Feld zwischen zwei konzentrischen Kugeln und dem Feld um eine Kugel- oder Punktladung (Radius der äußeren Elektrode gegen Unendlich).

Die Linien kommen dadurch zustande, dass längs der Feldlinien Ladungen in den Grießkörnern verschoben werden und so elektrische Pole bilden. Unterschiedliche Pole benachbarter Grießkörner ziehen sich an und bilden Ketten.
Magnetische Feldlinien, sichtbar gemacht mit vielen kleinen Magnetnadeln. Hätte man Eisenfeilspäne zur Anzeige der Magnetfeldrichtung genommen, hätten sich diese an den Enden von den Schenkeln gebündelt; offenbar ist dort das magnetische Feld stärker als anderswo. Das könnte zur falschen Vermutung führen, dass es dort magnetische Pole gäbe *)Zwischen den Schenkeln des Hufeisenmagneten ist das magnetische Feld weitgehend homogen. Das Feld in den Schenkeln (in ihrem Inneren) kann so nicht veranschaulicht werden.

Linien kommen dadurch zustande, dass sich in den Eisenfeilspänen längs der Feldlinien getrennte magnetische Pole bilden. Unterschiedliche Pole benachbarter Späne ziehen sich an und bilden Ketten.
*)
Sie gibt es nicht für die magnetische Flussdiche B, wohl aber für die "magnetische Erregung" H. Das ist aber doch eine häufig nützliche Sprechweise.

Magnetische Feldlinien werden häufig auch bei stromdurchflossenen Leitern oder Spulen untersucht. Dort sieht man, dass magnetische Feldlinien in sich geschlossen, d.h. ohne Anfang und Ende sind. Das zugehörige Feld nennt man ein Wirbelfeld.

Beim elektrischen Feld gibt es ebenfalls geschlossene Feldlinien (z.B. bei der Induktion) oder auch Feldlinien, die an positiven Ladungen beginnen und an negativen Ladungen enden. So jedenfalls wird eine Richtung des elektrischen Felds und der elektrischen Feldlinien definiert. Ein Feld, das von positiven Ladungen ausgeht und an negativen Ladungen endet, wird ein wirbelfreies Feld oder Potenzialfeld genannt.

Da Feldlinien nützliche, aber nur gedachte Linien sind, ist eine "Bewegung gegen die Feldlinien" oder ein "Schneiden von Feldlinien durch einen Leiter" eigentlich physikalisch sinnlos. Wenn man solche Aussagen mit Vorsicht genießt, können sie manchmal eine Bedingung anschaulich klar machen.


Das sind kleine Späne aus Eisen, die beim Feilen an einem Eisenwerkstück entstehen.

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(September 2013)