Elektrisches und magnetisches Feld im Vergleich

Elektrische Felder und magnetische Felder sind grundlegende Phänomene, die im Rahmen der Elektrizitätslehre bzw. Magnetismus gelernt werden. Beide Felder lassen sich mithilfe von Feldlinien beschreiben. Dabei gibt es zwischen elektrischen und magnetischen Feldern Unterschiede, aber auch keine Gemeinsamkeiten.

Elektrisches und magnetisches Feld im Vergleich

Betrachten wir einen Kondensator, auf dessen Platten sich Ladungen befinden (die aber räumlich getrennt sind), fällt uns auf, dass die zwischen beiden Kondensatorplatten ein elektrisches Feld “erzeugt” wird. Dabei erkennen wir auch, dass kein magnetisches Feld um die Kondensatorplatten herum hervorgerufen werden. Daher war man auch lange Zeit der Meinung, dass zwischen elektrischen und magnetischen Feldern kein Zusammenhang besteht.

Der (bestehende) Zusammenhang zwischen magnetischen und elektrischen Feldern zeigt sich uns aber, indem zeitlich veränderliche Magnetfelder elektrische Felder erzeugen und natürlich umgekehrt. Dies kennen wir aus dem (Schul)experiment, indem ein veränderliches Magnetfeld in einem geschlossenen Leiter einen Stromfluß hervorruft. Die bekannten Schulexperimente zeigen, dass elektrische Felder von ruhenden und bewegten Ladungen erzeugt werden, während Magnetfelder nur von bewegten hervorgerufen werden.

Gemeinsamkeiten elektrisches und magnetisches Feld

• Sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld werden durch ein Feldlinienmodell beschrieben.
• Elektrische und magnetische Felder werden durch bewegte Ladungen hervorgerufen.
• Elektrischer Strom kann man sich (bildhaft) als Bewegung von Ladungen vorstellen. Daher werden durch elektrische Ströme Magnetfelder erzeugt.

• Feldstärke: Die Stärke des elektrischen  Feldes nimmt mit zunehmendem Abstand von dem Verursacher (geladenen Körper) ab. Die Stärke des Magnetfeldes nimmt ebenfalls mit zunehmenden Abstand von dem Verursache ab.

Unterschied elektrisches und magnetisches Feld

• Elektrische Felder werden von ruhenden und bewegten Ladungen erzeugt, Magnetfelder nur von bewegten. Daher wird auch ein elektrisches Feld erzeugt, wenn kein Strom fließt
• Magnetische Felder sind immer geschlossen, während elektrische Feldlinien nicht geschlossen sind. Magnetische Felder gehen vom magnetischen Nordpol aus und verlaufen zum magnetischen Südpol. Elektrische Felder verlaufen von einem geladenen Körper aus und verlaufen in alle Raumrichtungen oder beginnen in einem positiv geladenen Körper und enden auf einem negativ geladenen Körper.
• Im Gegensatz zu elektrischen Feldlinien schneiden sich magnetische Feldlinien nicht.
• Im Gegensatz zu elektrischen Feldern lassen sich magnetische Felder im Alltag nicht abschirmen

• Feldstärke: Die Stärke des elektrischen Feldes nimmt mit steigender Spannung zu. Die Stärke des Magnetfeldes nimmt mit zunehmender Stromstärke zu.

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Elektrisches und magnetisches Feld im Vergleich – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist ein elektrisches Feld und wie entsteht es?

Ein elektrisches Feld entsteht um einen geladenen Körper und wirkt auf andere geladene Körper. Es ist eine Art “Region”, in der elektrische Ladungen Kräfte ausüben können.

2. Was ist ein magnetisches Feld und wie entsteht es?

Ein magnetisches Feld entsteht durch bewegte Ladungen, beispielsweise einen elektrischen Strom. Es wirkt auf andere bewegte Ladungen und auf Magnetpole.

3. Wie wird die Stärke eines elektrischen Feldes gemessen und in welchen Einheiten erfolgt die Messung?

Die Stärke eines elektrischen Feldes wird als elektrische Feldstärke gemessen, die Einheit ist Newton pro Coulomb (N/C) oder Volt pro Meter (V/m).

4. Wie wird die Stärke eines magnetischen Feldes gemessen und in welchen Einheiten erfolgt die Messung?

Die Stärke eines magnetischen Feldes wird als magnetische Feldstärke gemessen, die Einheit ist Tesla (T).

5. Was sind die Quellen eines elektrischen Feldes?

Die Quellen eines elektrischen Feldes sind statische elektrische Ladungen.

6. Was sind die Quellen eines magnetischen Feldes?

Die Quellen eines magnetischen Feldes sind bewegte elektrische Ladungen, wie ein elektrischer Strom oder ein sich änderndes elektrisches Feld.

7. Wie wirken elektrische und magnetische Felder auf ein geladenes Teilchen?

Ein elektrisches Feld wirkt auf ein geladenes Teilchen unabhängig von seiner Bewegung, während ein magnetisches Feld nur auf ein bewegtes geladenes Teilchen wirkt.

8. Was ist die Lorentzkraft?

Die Lorentzkraft ist die Gesamtkraft auf ein geladenes Teilchen durch ein elektrisches und ein magnetisches Feld. Sie ist die Summe der elektrischen Kraft und der magnetischen Kraft.

9. Wie sind die Richtungen von elektrischen und magnetischen Feldlinien definiert?

Die Richtung von elektrischen Feldlinien ist immer von der positiven zur negativen Ladung, während die Richtung von magnetischen Feldlinien immer vom Nordpol zum Südpol ist (im Inneren von Magnet wird von Süd nach Nord gezeichnet).

10. Wie wirken sich Materialien auf elektrische und magnetische Felder aus?

Materialien können elektrische Felder beeinflussen, indem sie geladene Partikel liefern oder aufnehmen. Magnetische Felder können durch Materialien beeinflusst werden, die magnetische Eigenschaften haben (z.B. Eisen, Nickel oder Kobalt).