Gegenüberstellung: Felder und ihre Eigenschaften und Gesetze

Den Raum, in dem an jedem Punkt auf einen dorthin gebrachten Probekörper
(allein aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften / elektrischen Ladung / Masse)
eine Kraft
(Lorentzkraft / elektrische Kraft / Gravitationskraft)
ausgeübt wird, bezeichnet man als Feld
(Magnetfeld / elektrisches Feld / Gravitationsfeld).


Ein Feld ist also (unabhängig von vorhandener oder nicht vorhandener Materie!) Träger einer physikalischen Eigenschaft.

 
Gravitationsfeld
Elektrisches Feld
Magnetfeld
Modellvorstellung: Atome bzw. Moleküle bilden die Masse.
Massen ziehen sich an.
Positive und negative Ladungen, trennbar.
Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
Nord- und Südpol, immer als Dipole vorhanden.
Ungleichnamige Pole ziehen sich an.
Magnetische Felder werden durch bewegte, geladene Teilchen erregt.
Parallele, in gleicher Richtung stromdurchflossene Leiter ziehen sich an.
Feldlinien:


Richtung, in die eine kleine Probemasse sich bewegen würde; besitzen ein Ende. Richtung, in die eine positive Ladung sich bewegen würde; besitzen Anfang und Ende. Richtung, in die ein Nordpol sich bewegen würde; besitzen weder Anfang noch Ende.
Nachweis mit: Probemassen Grieskörnern in Rizinusöl, Probeladungen. Eisenfeilspäne, Kompassnadeln, stromdurchflossene Leiter.
Homogene Felder
(parallele Feldlinien, überall gleiche Feldstärke):
Erdoberfläche (näherungsweise) Inneres eines Plattenkondensators Inneres einer Spule, Inneres eines Hufeisenmagneten
Kraft:








(Drei-Finger-Regel)
Feldstärke:
Flussdichte: /
Potential eines Punktes P1 (in bezug auf P0):  
Gesetze für homogene Felder: Erdoberfläche: Kondensator: (Lange) Spule:
Gesetze für radialsymmetrische Felder: Kugel:

Kraft auf eine Probemasse m2:

(Gravitationsgesetz)
Potential:
Geladene Kugel:

Kraft auf eine Probeladung Q2:

(Coulombsches Gesetz)
Potential:

Langer, gerader Leiter:

Kraft auf einen Probeleiter (I2,l):
Bewegung senkrecht zum Feld: Parabelbahn,

(waagerechter Wurf)
Parabelbahn,
Kreisbahn,
Fluss: