Was ist der Unterschied zwischen einem elektrischen Feld und einem Gravitationsfeld?
What is the difference between an electric field and gravitational field?
The electric field acts between two charges in a similar manner to the way that the gravitational field acts between two masses, and like it, extends towards infinity and shows an inverse square relationship with distance. However, there is an important difference. Gravity always acts in attraction, drawing two masses together, while the electric field can result in either attraction or repulsion.
Das elektrische Feld wirkt zwischen zwei Ladungen ähnlich wie das Gravitationsfeld zwischen zwei Massen und erstreckt sich wie dieses ins Unendliche und steht in einem umgekehrten quadratischen Verhältnis zur Entfernung. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied. Die Schwerkraft wirkt immer anziehend und zieht zwei Massen zusammen, während das elektrische Feld entweder eine Anziehung oder eine Abstoßung bewirken kann.
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Das Konzept des elektrischen Feldes wurde von Michael Faraday eingeführt. Ein elektrisches Feld wird von einem geladenen Körper in dem ihn umgebenden Raum erzeugt und führt zu einer Kraft, die auf alle anderen Ladungen innerhalb des Feldes ausgeübt wird. Das elektrische Feld wirkt zwischen zwei Ladungen in ähnlicher Weise wie das Gravitationsfeld zwischen zwei Massen und erstreckt sich ebenfalls ins Unendliche. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied. Die Schwerkraft wirkt immer anziehend und zieht zwei Massen zusammen, während das elektrische Feld entweder eine Anziehung oder eine Abstoßung bewirken kann. Da große Körper wie z. B. Planeten in der Regel keine Nettoladung tragen, ist das elektrische Feld in einer Entfernung normalerweise gleich null. Daher ist die Schwerkraft die vorherrschende Kraft in der Ferne im Universum, obwohl sie viel schwächer ist.
Ein elektrisches Feld variiert im Allgemeinen im Raum und seine Stärke an einem bestimmten Punkt ist definiert als die Kraft (pro Ladungseinheit), die eine stationäre, vernachlässigbare Ladung an diesem Punkt spüren würde. Die gedachte Ladung, die als "Testladung" bezeichnet wird, muss verschwindend klein sein, damit ihr eigenes elektrisches Feld das Hauptfeld nicht stört, und sie muss auch stationär sein, um die Wirkung magnetischer Felder zu verhindern. Da das elektrische Feld als Kraft definiert ist und Kraft ein Vektor ist, der sowohl Größe als auch Richtung hat, ist ein elektrisches Feld folglich ein Vektorfeld.
Die Untersuchung von elektrischen Feldern, die von stationären Ladungen erzeugt werden, wird Elektrostatik genannt. Das Feld kann durch eine Reihe von imaginären Linien veranschaulicht werden, deren Richtung an jedem Punkt mit der des Feldes übereinstimmt. Dieses Konzept wurde von Faraday eingeführt, dessen Begriff "Kraftlinien" manchmal noch verwendet wird. Die Feldlinien sind die Bahnen, die eine punktförmige positive Ladung einschlagen würde, wenn sie gezwungen wäre, sich innerhalb des Feldes zu bewegen; sie sind jedoch ein imaginäres Konzept ohne physische Existenz, und das Feld durchdringt den gesamten Raum zwischen den Linien. Feldlinien, die von stationären Ladungen ausgehen, haben mehrere wichtige Eigenschaften: Erstens, dass sie von positiven Ladungen ausgehen und bei negativen Ladungen enden; zweitens, dass sie in jeden guten Leiter im rechten Winkel eintreten müssen und drittens, dass sie sich niemals kreuzen oder in sich selbst schließen dürfen.
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