Alexander Fufaev
Ich heiße Alexander FufaeV und hier erkläre ich das folgende Thema:

Was ist der Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Feldern?

Erklärung

Video

Diese Lektion ist auch als YouTube-Video verfügbar: 7 Unterschiede zwischen dem elektrischen und magnetischen Feld

Elektrische und magnetische Felder unterscheiden sich beispielsweise in folgenden Punkten:

  • 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).

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

  • 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.

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

    fufaev.org Magnetfeldlinien einer stromdurchflossenen Spule
    Magnetfeldlinien einer stromdurchflossenen Spule bilden geschlossene Schleifen.
    fufaev.org Positive Ladung - elektrische Feldlinien
    Elektrische Feldlinien einer positiven Ladung sind nicht geschlossen und sind ins Unendliche gerichtet.
  • Wenn sich ein geladenes Teilchen entlang der elektrischen Feldlinien bewegt, so erfährt das Teilchen eine elektrische Kraft in Richtung der Feldlinien. Diese Kraft beschleunigt oder bremst das Teilchen ab. Dadurch ändert es seine kinetische Energie. Wenn sich das Teilchen dagegen entlang der magnetischen Feldlinien bewegt, so erfährt es keine Kraft und wird damit nicht beschleunigt. Kurz gesagt: E-Felder verrichten Arbeit (Energieänderung) an Ladungen, aber B-Felder tun das nicht!

    Elektrischer Dipol im inhomogenen E-Feld
    Ein Dipol (positive + negative Ladung) wird im elektrischen Feld zur positiven Ladung beschleunigt. Der Dipol gewinnt an Bewegungsenergie.
  • 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 \( F_{\text m} = q \, v \, B \).

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