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Was ist der Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Feldern?

Antwort #1

Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Beantwortet von

Video - 7 Unterschiede zwischen dem elektrischen und magnetischen Feld

Entsperren

Elektrische und magnetische Felder unterscheiden sich beispielsweise in folgenden Punkten:

  1. Die Einheit des elektrischen Feldes ist \( \frac{ \text{V} }{\text{m} } \) (Volt pro Meter) und die Einheit des magnetischen Feldes ist \( \frac{ \text{Vs} }{\text{m}^2 } \) (Voltsekunde pro Quadratmeter).

  2. Elektrisches Feld \(\boldsymbol{E}\) wird sowohl durch bewegte als auch durch nicht bewegte elektrische Ladungen hervorgerufen. Ein magnetisches Feld \(\boldsymbol{B}\) dagegen NUR durch bewegte Ladungen.

  3. Eine positive Ladung ist die Quelle des elektrischen Feldes. In der Natur kann so eine positive Ladung allein vorkommen. Man sagt dazu: Eine positive Ladung kann als elektrisches Monopol vorkommen. Magnetfelder dagegen, habe keine Monopole. Das heißt: Es gibt keinen allein vorkommenden Nordpol (Quelle), der das Magnetfeld erzeugt. Es treten stets Nordpol (Quellen) und Südpol (Senken) gemeinsam auf.

  4. Magnetische Feldlinien sind in sich geschlossen. Elektrische Feldlinien dagegen müssen nicht geschlossen sein, sondern können beispielsweise 'ins Unendliche' gehen, wie die Feldlinien einer Punktladung.

    Stromdurchflossene Spule - Magnetfeldlinien
    Magnetfeldlinien einer stromdurchflossenen Spule bilden geschlossene Schleifen.
    Elektrisches Feld (Feldlinien) - positive Ladung
    Elektrische Feldlinien einer positiven Ladung sind nicht geschlossen und sind ins Unendliche gerichtet.
  5. Wenn sich eine elektrische Ladung im elektrischen Feld bewegt, so wird die Ladung beschleunigt. Dadurch ändert die Ladung ihre kinetische Energie. Wenn sich eine elektrische Ladung dagegen durch ein magnetisches Feld bewegt, so wird die Ladung NICHT beschleunigt, das heißt, die Ladung ändert ihre Energie nicht. Kurz gesagt: E-Felder verrichten Arbeit an Ladungen, aber B-Felder tun das nicht!

    Elektrischer Dipol im inhomogenen E-Feld
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    Ein Dipol (positive + negative Ladung) wird im elektrischen Feld zur positiven Ladung beschleunigt. Der Dipol gewinnt an Bewegungsenergie.
    Lorentzkraft: Elektron in einem Magnetfeld
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    Eine bewegte Ladung im Magnetfeld (zeigt in den Bildschirm hinein) wird auf eine Kreisbahn gezwungen. Sie gewinnt aber dadurch nicht an Energie.
  6. Eine Ladung \(q\) in einem elektrischen Feld \(E\), erfährt eine elektrische Kraft \( F_{\text e} = q \, E \). Eine bewegte Ladung in einem zur Bewegung senkrechten Magnetfeld \(B\), erfährt eine magnetische Kraft \( F_{\text m} = q \, v \, B \).

  7. Ein elektrisches Feld lässt sich abschirmen, zum Beispiel mithilfe eines Faraday-Käfigs. Ein magnetisches Feld lässt sich dagegen nicht abschirmen, aber zumindest ablenken.