Bessere Noten mit Duden Learnattack Jetzt kostenlos testen
 
Lexikon Physik

Feld und Potenzial

Ein Feld ist eine physikalische Größe, die an jedem Punkt \(\vec x\) des Raumes (oder eines Gebietes im Raum) und zu jedem Zeitpunkt t einen bestimmten Wert hat. Im Allgemeinen hängt ein Feld A also von vier Variablen ab, den drei Ortskoordinaten und der Zeit:

\(A = A(\vec x, t) = A(x, y, z, t)\)

Oft kann man aber ein Feld mithilfe von Symmetrieüberlegungen auf nur eine Ortsvariable zurückführen, etwa beim (annähernd) radialsymmetrischen Schwerefeld der Erde oder beim elektrischen Feld in einem Plattenkondensator. Wenn das Feld dazu noch zeitlich konstant ist (dies ist sowohl bei der Erdanziehung als auch in einem unter Gleichspannung stehenden Kondensator der Fall), kann man das Feld wie eine „normale“ Funktion mit nur einer Variablen behandeln: g = gG(r) (Erde) bzw. E = E(x) (Kondensator).

Die bekanntesten Felder sind das bereits erwähnte Schwere- oder Gravitationsfeld, das elektrische Feld und das Magnetfeld. Man kann aber z. B. auch die Temperaturverteilung in einem Kochtopf oder die Fließgeschwindigkeit in einer Strömung durch ein Feld beschreiben, ebenso beruhen die Allgemeine Relativitätstheorie und die modernen Quantentheorien auf Feldern, die allerdings mathematisch deutlich anspruchsvoller sind.

Wenn der Wert der Feldgröße keine einfache Zahl (ein Skalar), sondern ein Vektor ist, spricht man von einem Vektorfeld. Typische Beispiele sind das elektrische und das magnetische Feld.

Hat ein Feld überall den gleichen Wert, spricht man von einem homogenen, sonst von einem inhomogenen Feld.

Wenn sich ein Feld als räumliche Ableitung einer skalaren Funktion schreiben lässt, nennt man diese Funktion das Potenzial (von lat. potentialis „möglich“) dieses Feldes. Das bekannteste Beispiel ist das elektrische Potenzial, dessen Ableitung nach x das elektrische Feld am betrachteten Punkt (und zur betrachteten Zeit) ergibt. Das elektrische Potenzial ist der Quotient aus elektrischer potenzieller Energie und elektrischer Ladung, das Schwerepotenzial entsprechend das Verhältnis aus Lageenergie und Masse. Wie jede potenzielle Energie hängt auch das Potenzial von der Wahl des Nullpunkts ab.

Registriere dich, um den vollen Inhalt zu sehen!

VERSTÄNDLICH

PREISWERT

ZEITSPAREND

Weitere Physikthemen findest du hier

Wähle deine Klassenstufe

Weiterführende Lexikonartikel