3.12 Energie im Magnetfeld. 93
3.13 Gegeninduktion und Gegeninduktivität 93
3.13.3 Das Vorzeichen in Maschengleichungen. 96
4.1 Verwendete Formelzeichen. 100
4.2 Abbildungsverzeichnis. 101
4.4.2 Weiterführende Literatur 103
1 Felder
1.1 Physikalische Felder
Ein physikalisches Feld ist ein besonderer Zustand des Raumes, der durch physikalische Größen beschrieben werden kann. Nachgewiesen wird ein Feld durch seine Wirkung auf einen Probekörper. Der Probekörper darf dabei das Feld nicht stören und damit verfälschen. Dies ist ein großes Problem bei Feldmessungen.
Felder können wie folgt unterteilt werden.
| Physikalische Felder | |
 |
 |
| Skalarfelder | Vektorfelder |
| Jedem Punkt des Raumes wird eine skalare physikalische Größe zugeordnet | Jedem Punkt des Raumes wird ein Vektor (Betrag und Richtung) zugeordnet. |
| Beispiel: Temperatur | Beispiel: Elektrisches und magnetisches Feld |
 |
 |
Vektorfelder sind komplexer als Skalarfelder. Man muss mit 3 Funktionen statt mit nur einer rechnen.
Manche Vektorfelder lassen sich jedoch aus einem Skalarfeld ableiten. Man kann daher mit dem „einfacheren“ Skalarfeld arbeiten und erst zum Schluss aus dem Skalarfeld das gesuchte Vektorfeld berechnen. Das übergeordnete Skalarfeld nennt man dann ein Potential des Vektorfeldes, das Vektorfeld wird auch als Potentialfeld bezeichnet. Das elektrische Feld
1.2 Zeitlicher Verlauf der Felder
Man unterscheidet die folgenden Zeiteigenschaften elektrischer und magnetischer Felder.
| Statisch: | Keine Bewegung, alle Ladungen sind in Ruhe. Die Anordnung ist verlustlos, das Feld bleibt ohne weitere Energiezufuhr erhalten. Beispiel: Elektrostatisches Feld (z.B. Plattenkondensator) |
| Stationär: | Ladungen bewegen sich, die Bewegung ändert sich aber nicht mit der Zeit. Treten Verluste auf, so ist ständige Zufuhr von Energie notwendig, um das Feld aufrecht zu erhalten. Beispiel: Strömungsfeld bei Gleichstrom |
| Quasistationär: | Im elektrischen Sinn langsam veränderliche Felder, die sich ähnlich wie stationäre Felder behandeln lassen. Beispiel: Strömungsfeld bei 50 Hz Wechselstrom |
| Schnellveränderliche Felder: | Felder in der Hochfrequenztechnik. Energie kann nach außen abgestrahlt werden. Beispiel: Wellenausbreitung (Licht) |
1.3 Arten von Feldquellen
Man unterscheidet die folgenden Feldarten
| Quellenfelder | Wirbelfelder |
| Die Feldlinien treten aus den Quellen aus und verschwinden in den Senken. Sie haben Anfang und Ende. | Die Feldlinien sind in sich geschlossen und haben weder Anfang noch Ende |
| Beispiel: Elektrostatisches Feld | Beispiel: Magnetfeld |
 |
|
1.4 Darstellung von Feldern
Mit zunehmender Komplexität (2-/3-dimensional, Skalar-/Vektorfeld) wird die grafische Darstellung von Feldern schwieriger und erfordert ein zunehmend hohes Maß an Abstraktions- und Vorstellungsvermögen [ 3 ].
2 Elektrisches Feld und Strömungsfeld
2.1 Allgemeine Zusammenhänge
Schon in der Gleichstromtechnik [ 1 ] wurden die meisten physikalischen Größen des elektrischen Felds für homogene Felder und stationäre Vorgänge eingeführt. Für den Fall beliebiger Feldverteilungen und zeitveränderlicher Vorgänge bedürfen die beschriebenen Zusammenhänge einer allgemeingültigen Erweiterung. Diese liegt im Wesentlichen darin, dass fundamentale Größen wie Strom, Spannung und Ladung nicht mehr durch einfache Multiplikation, sondern durch Integration berechnet werden müssen.
Tabelle