Newton/Coulomb [N/C] < – > Volt/Meter [V/m] umrechnen • Elektrische Feldstärke • Elektrotechnik • Kompakter Umrechner • Online-Einheitenumrechner (2024)

Volume Charge Density

Did you know that one and the same vacuum device is used in your kitchen and in radars? Click or tap to find out what kind of device it is!

Überblick

Wir leben in einem Ozean elektrischer und magnetischer Felder. Genauso wie ein Ozean können diese Felder mehr oder weniger stabil sein – und bei einem Sturm sehr aufgewühlt.

Aus unserer Kindheit wissen wir, dass die magnetisierte Nadel zum geomagnetischen Nordpol der Erde zeigt. Die Erfindung des Kompasses hat eine bedeutende Rolle in unserer Entwicklung als Menschen gespielt. Dies trifft insbesondere auf die Entwicklung bei der Navigation über die Meere zu.

Verglichen mit dem magnetischen Feld zeigt das elektrische Feld der Erde nicht offen seine Eigenschaften und ist im Allgemeinen ohne Spezialausrüstung schwer zu erkennen. Wir können jedoch die Auswirkung des elektrischen Felds sehen, wenn wir einen Kunststoffkamm durch gewaschenes und trockenes Haar ziehen: Aufgrund des elektrischen Felds hebt sich das Haar und folgt dem Kamm. Ein ähnlicher Effekt zeigt sich, wenn der gleiche Kamm über kleine Papierstücke oder Kunststofffilm bewegt wird. Diese kleinen Stückchen überwinden die Schwerkraft, fliegen nach oben und kleben am Kamm.

Aber bei einem Gewitter können wir sein Herannahen ohne Ausrüstung fühlen. Wir sehen die entfernten Blitze und hören den Donner, die den Sturm ankündigen. Er bewirkt Störungen bei der Radio- und Fernsehübertragung und die Blitze können sogar Funk- und elektronische Geräte beschädigen.

Ein Beispiel ist der Blackout in New York 1977, als ein Großteil der Stadt keinen elektrischen Strom hatte, nachdem eine Reihe von Blitzen mehrere unterschiedliche Stromleitungen traf. Geomagnetische Stürme im Weltall können auch Störungen der elektrischen Versorgung einer Stadt, einer Region und manchmal sogar einem ganzen Land verursachen. Ein Beispiel ist der Blackout in Quebec im Jahr 1989. Diese Stürme können auch Störungen bei kontinentalen Telegraphendiensten wie etwa bei dem Carrington-Ereignis verursachen, das 1859 aufgrund eines Sonnensturms auftrat. Wir sollten jedoch anmerken, dass diese geomagnetischen Störungen im Magnetfeld der Erde im Allgemeinen weniger als 1 % der Gesamtmenge beachtenswerter magnetischer Störungen ausmachen.

Soweit wir derzeit wissen, können die Änderungen der elektrischen und magnetischen Felder mit der Zeit elektromagnetische Felder erzeugen, die als einzelne, integrale Einheiten gesehen werden können, die eine geringere oder höhere Frequenz aufweisen. Das elektromagnetische Spektrum dieser Frequenzen reicht von den niedrigen Infrafrequenzen mit einem Bruchteil von einem Hertz bis zu Gammastrahlung mit einer Frequenz im Exahertz-Bereich.

Eine sonderbare, aber wenig bekannte Tatsache ist, dass die Leistung des Signals, das von der Erde in der unteren Bandbreite von Frequenzen ausgesendet wird und das für Fernseh- und Funkübertragungs- und -kommunikationssatelliten genutzt wird, die Leistung der Sonnenstrahlung übersteigt. Einige Radioastronomen denken, dass wir anhand dieses Faktors extraterrestrische Zivilisationen suchen sollten. Andere Wissenschaftler betrachten diese Tatsache hingegen als Beweis unserer derzeitigen Inkompetenz der Handhabung unserer natürlichen Energieressourcen und als Beweis, dass unsere aktuelle Technologie noch um sehr viel weiterentwickelt werden muss.

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines elektrischen (wie auch magnetischen) Felds ist seine Stärke. Wenn es für ein bestimmtes Medium überschritten wird (beispielsweise 30 kV/cm für Luft), tritt ein elektrischer Durchschlag auf, der sich in einer Entladung in Form von Funken oder sogar eines Lichtbogens äußert. Ein Beispiel solcher Entladungen finden wir bei elektrischen Feuerzeugen. Die Leistung dieser Entladung bei elektrischen Feuerzeugen ist so gering, dass die Energie nur zur Erhitzung des Gases auf seine Verbrennungstemperatur reicht.

Die Leistung eines einzelnen Blitzes von durchschnittlicher Spannung von 20 Millionen Volt und Strom von 20.000 Ampere kann etwa 200 Millionen Kilowatt betragen. Diese Zahl berücksichtigt die Tatsache, dass die Spannung bei einem Blitzschlag von ihrem Höchstwert auf Null fällt. Ein heftiges Gewitter erzeugt genügend Blitzleistung, um die Energiebedürfnisse der ganzen Bevölkerung der USA für zwanzig Minuten zu erfüllen.

For dem Hintergrund, dass etwa 2000 Gewitter gleichzeitig auf der Erde geschehen, wäre die Aussicht attraktiv, in der Lage zu sein, die in der Atmosphäre der Erde produzierte Energie zu nutzen. Es gibt mehrere Projekte, in denen an der Nutzung der Blitzleistung anhand spezieller Blitzableiter oder durch Initialisierung der Entladung, die bei einem Blitzschlag auftritt, gearbeitet wird. Wir verfügen ebenfalls über Technologie zur Auslösung einer Blitzentladung. Dies wird mithilfe kleiner Raketen oder Drachen erreicht, die mit der Erde über Leiter verbunden sind. Einige viel versprechende aktuelle Forschungen umfassen Technologien, die Blitze durch Erzeugung leitender Kanäle auslösen, indem die Atmosphäre anhand leistungsstarker Laser oder Mikrowellenstrahlung ionisiert wird. Dies minimiert die Kosten, weil wir nicht über die Kosten von Leitern nachdenken müssen, die bei einem Blitzschlag verdampfen.

Im Grunde müssen wir keine Elektrizität erzeugen, wir müssen sie lediglich sammeln, speichern und in eine einfach nutzbare Form der Energie wandeln. Im Moment verfügen wir nicht über die richtige Technologie dafür, aber die Hoffnung liegt in zukünftigen Technologien. Einige Möglichkeiten, diese Energie zu erfassen, ist das Nutzen neuer Materialien wie Graphen sowie supraleitende Magnete. Eine Alternative ist die Erschaffung von Superkondensatoren mit extrem hoher Energiedichte.

Vielleicht können wir eines Tages den Traum des Elektrizitätsgenies Nikola Tesla, dem amerikanischen Wissenschaftler serbischer Herkunft, erfüllen. Er wollte elektrische Energie in bestimmter Menge von jedem Punkt der Erde und selbst in der Atmosphäre sammeln. Während seiner Experimente zur Erzeugung von Blitzen in seinem Labor in Colorado Springs im Jahr 1889 konnte er elektrische Energie solch hoher Spannung erzeugen und übertragen, dass einige Pferde in der Nachbarschaft aufgrund des elektrischen Schlags durch die Hufbeschläge hinfielen. Schmetterlinge flogen herum umgeben von Elmsfeuer, Fußgänger liefen durch Funken und Funken strömten auch aus Wasserhähnen. Möglicherweise erachteten ihn Menschen aufgrund solcher Experimente als verrückt und gefährlich, ein Abbild des verrückten Wissenschaftlers.

Es wundert nicht, dass die Grenzen zwischen Genie und Wahnsinn sehr nah beieinander liegen.

Geschichte

Das Konzept der Stärke des elektrischen Felds hängt direkt mit den elektrischen Ladungen und von diesen Ladungen erzeugten elektrischen Feldern zusammen.

Das Gesetz der Wechselwirkung zwischen elektrischer Ladung, 1785 von Charles-Augustin de Coulomb entdeckt, bekannt als coulombsches Gesetz zur elektrostatischen Wechselwirkung, stellte Physikern Werkzeuge zur Berechnung der Eigenschaften dieser Wechselwirkungen bereit. Dieses Gesetz ist sehr ähnlich dem newtonschen Gesetz zur allgemeinen Schwerkraft, das früher entdeckt wurde. Ein bedeutender Unterschied ist, dass das coulombsche Gesetz die Wechselwirkung unterschiedlicher Ladung, negativ und positiv, berücksichtigt, während das Gesetz der Schwerkraft nur die Art der Wechselwirkung bedenkt, bei der die Körper voneinander angezogen sind.

Ähnlich zu Newton, der den Grund für die Schwerkraft nicht erklären konnte, erklärte Coulomb ebenfalls den Grund der Wechselwirkung zwischen den elektrischen Ladungen nicht.

Einige der besten Wissenschaftler damaliger Zeit boten verschiedene Hypothesen zur Natur dieser Kräfte, einschließlich der Theorien zur kurzfristigen und langfristigen Wechselwirkung. Einige nahmen an, dass ein dazwischen liegender Stoff, Weltäther, vorhanden war, und es wurde geglaubt, dass er ungewöhnliche Eigenschaften aufwies, zum Beispiel hohe Elastizität mit extrem geringer Dichte und Viskosität. Zu der Zeit glaubten Wissenschaftler, dass die Kräfte ein spezielles Medium erfordern, und in diesem Fall wurde gedacht, dass es flüssig ist. Die Untersuchungen dieses Mediums wurden erst im 20. Jahrhundert aufgegeben, dank der Experimente des amerikanischen Physikers Albert Michelson und dank Albert Einsteins Entwicklung der Relativitätstheorie.

Forschungen der bedeutenden britischen Physiker Michael Faraday und James Clerk Maxwell Ende des 19. Jahrhunderts waren für die richtige Richtung des Themas grundlegend. Michael Faraday zeigte eine Verbindung zwischen den magnetischen und den elektrischen Feldern, als er das Konzept eines Felds einführte und eine Visualisierung der Wechselwirkung anhand von Kraftlinien schuf. Die moderne Weise, elektromagnetische und andere Vektorfelder darzustellen, besteht in der Nutzung von Feldlinien.

Ähnlich der Visualisierung der Feldlinien eines Magnetfelds, die durch das Verteilen von Metallfeilstaub in dem magnetischen Feld erfolgt, das durch einen Magneten erzeugt wurde, visualisierte Faraday ein elektrisches Feld, indem er Kristalle von dielektrischem Chinin in eine zähen Flüssigkeit gab, welche in diesem Fall Rizinusöl war. Diese Kristalle erzeugten Ketten nahe geladenen Objekten. Ihre Form hängt von der Verteilung der Ladungen ab.

Der Hauptbeitrag, den Faraday leistete, war die Einführung des Konzepts, dass elektrische Ladungen nicht direkt aufeinander einwirken. Jede Ladung erzeugt ein elektrisches Feld um sich herum und darüber hinaus ein magnetisches Feld, wenn sie sich bewegt. Die elektromagnetischen Phänomene werden durch die Änderung der Feldlinienzahl erzeugt, die von einer bestimmten Struktur umgeben sind.

Die Anzahl der Kraftlinien bezieht sich auf die Stärke des elektrischen oder des magnetischen Felds.

Ein berühmter Landsmann von Faraday, J. C. Maxwell, fasste die Ideen quantitativ und mathematisch zusammen, was in der Physik extrem wichtig ist. Seine Gleichungen wurden zur Grundlage in der Erforschung in theoretischer und praktischer Elektrodynamik. Seine Arbeit stoppte die Studien zur langfristigen Wechselwirkung, da seine Forschungen die endliche Geschwindigkeit der Verteilung von elektromagnetischer Wechselwirkung im Vakuum vorhersagte.

Mit der Arbeit von Maxwell konnte der geniale Physiker des 20. Jahrhunderts, Albert Einstein, später die endliche Eigenart der Lichtgeschwindigkeit voraussetzen. Er begründete seine speziellen und allgemeinen Relativitätstheorien auf diese Voraussetzung.

Die moderne Physik misst diesem Konzept der Aktion auf Distanz eine andere Bedeutung bei. Diese Kräfte, die sich mit der Distanz gemäß dem Abstandsquadrats-Gesetz verringern (r^-n), werden als Kräfte erachtet, die auf große Distanz wirken. Sie umfassen Schwerkraft und elektromagnetische Kräfte, die sich proportional zum Abstandsquadrats-Gesetz verringern und unter regulären Bedingungen auf Objekte in der Welt wirken.

Die atomare Welt weist unterschiedliche Kräfte auf, die sich mit der Distanz rapide verringern. Diese umfassen starke und schwache Wechselwirkungen, die auf ein Objekt in der Welt elementarer Teilchen wirken.

Die Stärke des elektrischen Felds

Die Stärke des elektrischen Felds ist ein Vektor. Er charakterisiert das elektrische Feld an einem bestimmten Punkt und setzt es mit dem Verhältnis der Größe der Kraft, die auf eine stationäre elektrische Ladung an diesem Punkt wirkt, und die Größe der Ladung gleich. Er wird mit dem Buchstaben E gekennzeichnet und anhand folgender Formel berechnet:

E = F/q

wobei E der Vektor der Stärke des elektrischen Felds, F der Vektor der Kraft am Punkt der Ladung und q die Ladung des Objekts sind.

Jeder Punkt im Raum hat seinen eigenen Wert für die Stärke des elektrischen Feldvektors, da sich das elektrische Feld mit der Zeit ändern kann. Wenn wir also die Stärke des Vektors von einem elektrischen Feld beschreiben, berücksichtigen wir nicht nur die Koordinaten für Raum, sondern auch für Zeit.

E = f (x, y, z, t)

Im SI wird die Stärke des elektrischen Felds mit Volt pro Meter (V/m) oder Newtons pro Coulomb (N/C) angegeben.

Darüber hinaus werden auch von Volt pro Meter abgeleitete Einheiten verwendet, einschließlich Volt pro Zentimeter (V/cm). In der Elektrotechnik werden auch Kilovolt pro Meter (kV/m) und Kilovolt pro Zentimeter (kV/cm) genutzt.

In Ländern, in denen das metrische System für Distanz nicht genutzt wird, verwenden wir stattdessen Volt pro Zoll (V/in).

Die Stärke des elektrischen Felds und die Physik

Die Berechnungen für elektrische Vektorfelder (das heißt die Berechnung der elektrischen Feldstärke) physischer Objekte werden anhand der Maxwell-Gleichungen für Elektrostatik und dem gaußschen Divergenzsatz, der Teil der Maxwell-Gleichungen ist, vorgenommen.

Bei den Berechnungen müssen die Eigenarten des Verhaltens von elektrischen Feldern in unterschiedlichen Medien berücksichtigt werden, da ihre Erscheinungsform von der Leitfähigkeit des Materials oder der Substanz abhängt.

Das elektrische Feld in Dielektrika

Wenn ein elektrisches Feld hoher Stärke auf ein aus einem Dielektrikum bestehenden Objekt wirkt, richten sich die polaren Moleküle in diesem Objekt, die zuvor zufällig ausgerichtet waren, zum elektrischen Feld aus. Dies wird Polarisierung genannt. Selbst wenn das elektrische Feld nicht mehr auf das Objekt wirkt, wird die neue Orientierung beibehalten. Um die Moleküle zurück in den Ursprungszustand zu versetzen, müssen wir ein Feld anlegen, dass die gegensätzlich Richtung in Bezug auf das Objekt aufweist.

Dieses Phänomen wird dielektrische Hysterese genannt. Es gibt andere Möglichkeiten, das Dielektrikum in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen. Eine der üblichsten Arten ist das Erwärmen von Objekten, wodurch ein Phasenübergang eingeleitet wird.

Diese Materialarten werden Ferroelektrika genannt. Sie umfassen Materialien, die über eine hohe dielektrische Hystereseschleife verfügen und für lange Zeit polarisiert bleiben können. Wir nennen diese Materialien Elektrete. Man kann sie als Äquivalente permanenter Magnete bestrachten, die ein dauerhaftes elektrisches Feld erzeugen.

Ferroelektrika haben nichts mit Eisen zu tun. Sie wurden so genannt, weil das Ferroelektrizitätsphänomen, was die Eigenschaft von Ferroelektrika ist, ähnlich dem Ferromagnetismus ist.

Wenn ein Wechselstromfeld auf die Moleküle eines dielektrischen Materials wirkt, verhalten sich die Moleküle anders. Sie richten fortlaufend ihre Ladungen mit jeder Hälfte des Felds aus, das an sie angelegt ist. Es war J. C. Maxwell, der diese Prozesse beschrieb und das Konzept der Verschiebungsstromstärke einführte.

Dieses Phänomen manifestiert sich, wenn Wechselstrom an gebundene Ladungen angelegt wird, nämlich an den Elektronen und den Atomkernen dielektrischer Moleküle. Dieses elektrische Feld lässt sie in Bezug auf das Zentrum des Moleküls vibrieren.

Die elektrische Feldstärke auf der Oberfläche von Metallen

Die Auswirkungen eines elektrischen Felds auf Metalle unterscheiden sich sehr. Da Metalle über freie Ladungen (Elektronen) in Bezug auf jedes elektrische oder elektromagnetische Feld verfügen, ähneln sie einem optischen Spiegel, der Licht reflektiert.

Die meisten Richtantennen für Funksignale nutzen dieses Prinzip. Unabhängig von der Struktur der Antenne verfügen sie immer über die Hauptkomponente, den Deflektor, die das Signal erheblich verstärken können und somit die Qualität der Signalerkennung verbessern. Dieser Deflektor kann jede Form haben, kann sogar sehr ähnlich einem Spiegel sein, der wie ein Paraboldeflektor einer Antenne für Satellitensignale geformt ist. Im Grunde kann der Deflektor eine Einheit sein, die sich auf die elektrische Feldstärke konzentriert.

Da Metalle elektrische und elektromagnetische Felder spiegeln, wird diese Eigenschaft in elektrostatischen Schutzkäfigen, faradayschen Käfigen, genutzt. Die Metalle dieser Käfige isolieren den Raum in ihnen vollständig vor den Auswirkungen der elektrischen und elektromagnetischen Felder. Das Elektrizitätsgenie Nikola Tesla kannte diese Eigenschaften und überraschte sein nichtsahnendes Publikum durch Erscheinen in einem Käfig, von einem Lichthof elektrischer Entladungen umgeben, die von einem Resonanzwandler erzeugt wurden. Heute wird er Tesla-Transformator oder Tesla-Spule genannt.

1997 erschuf Austin Richards, ein Physiker aus Kalifornien, flexible Schutzausrüstung, das den Träger vor elektrostatischen Ladungen einer Tesla-Spule schützt. Dank dieser Erfindung präsentiert er sich seit 1998 als Dr. Megavolt in der Show „The Burning Man“.

Moderne Konferenzräume für geheime Meetings werden auch mithilfe eines faradayschen Käfigs gebaut. Die Forscher der Geheimlabore des KGB waren schließlich in der Lage, diese Technologie irgendwann zu umgehen. Sie bauten Abhörgeräte in die isolierten Einheiten der tragenden Wände des Gebäudes ein. Dies wurde in der Annahme unternommen, dass sie ein moduliertes Echosignal erzeugen, wenn sie Strahlung ausgesetzt sind, und so die Aufnahme von Geheimnissen amerikanischer Diplomaten erlauben.

Beispiele von Systemen und Geräten, die elektrische Felder nutzen

Es gibt unzählige Beispiele des Einsatzes elektrischer Felder und es gibt ebenso viele Beispiele für den Schutz vor den Auswirkungen eines elektrischen Felds.

Rastertunnelmikroskop (RTM)

Eins der Prinzipien des Betriebs eines Rastertunnelmikroskops (RTM) ist die Erzeugung eines elektrischen Felds zwischen Probe und Sensoren solcher Stärke, dass diese die Arbeitsfunktion der Elektronen übertreffen, die die Probe verlassen. Dies erfolgt durch Schaffung eines Potenzialunterschieds zwischen dem Sensor und der Probe und indem diese näher zusammengerückt werden, sodass diese weniger als einen 1 Nanometer Abstand haben. Wir können die Oberfläche der Probe abbilden und erhalten einen Eindruck seines Profils durch Messen des Tunnelstroms, während der Sensor sich über die Oberfläche der Probe bewegt.

Da dieses Gerät sehr sensibel gegenüber mechanischen Vibrationen ist, verfügen Räume, in denen Rastertunnelmikroskope aufgestellt werden, über besondere Eigenschaften. Eine Eigenschaft ist die gute Schallisolierung. Die Oberfläche von Böden, Decken und Fenstern wird mit Materialien abgedeckt, die von Schallwellen erzeugte Vibrationen absorbieren.

Mess- und Warngeräte

Die Arbeitsschutzanforderungen klassifizieren Standorte nach der Stärke des dort vorhandenen elektrischen Felds. Abhängig von dessen Stärke ist die an diesen Orten verbrachte Zeit streng reguliert. Die Stärke eines elektrischen Felds wird anhand verschiedener Geräte gemessen.

Meteorologen beobachten das elektrische Feld der Erde durch Messen seiner Stärke auf ihrer Oberfläche sowie in unterschiedlichen atmosphärischen Schichten mithilfe von Wetterballons.

Elektriker, die an Hochspannungskabeln arbeiten, verwenden verschiedene Meldegeräte, um die Stärke des elektrischen Felds zu überwachen. Diese Geräte warnen den Arbeiter, wenn die Werte als gefährlich erachtete kritische Punkte erreichen.

Schutz vor Elektrostatik und Elektromagnetismus

Bereits 1836 nutzte Faraday ein Schutzgerät, das er erfunden hatte. Es sollte die Umgebung, in der er chemische Experimente durchführte, vor elektrostatischen Auswirkungen schützen. Heute ist dieses Gerät als faradayscher Käfig bekannt. Die Einfassung kann aus einem perforierten leitenden Vollmaterial oder aus einem leitenden Netzmaterial bestehen.

Das gleiche Gerät kann erfolgreich zum Abschirmen vor elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen dienen, die erheblich länger sind als die Größe der Netzzellen oder Perforationen der Einfassung.

Die moderne Technologie verwendet faradaysche Käfige in Physiklaboren und bei experimentellen Einrichtungen, in Laboren der analytischen Chemie und bei Messgeräten. Sie werden auch in Konferenzräumen für vertrauliche Meetings installiert, so zum Beispiel auch zur Kardinalskonklave des Vatikans bei der letzten Wahl des Papstes.

Faradaysche Käfige werden auch in Diagnosezentren und Krankenhäusern, beispielsweise in Räumen zur Durchführung von MRTs, genutzt.

Selbst der gängige Mikrowellenherd, den viele von uns zu Hause haben, ist ein faradayscher Käfig. Das Fenster der Mikrowelle lässt keine Mikrowellenstrahlung nach außen, da es mit einem leitenden Netz bedeckt ist, dessen Zellen viel kleiner als die Wellenlänge der im Ofen verwendeten elektromagnetischen Strahlung sind.

Das Abschirmen von Verbindungsdrähten und Koaxialkabeln wird weitgehend in der Funkelektronik, Computertechnik und bei Kommunikationstechnologien zum Schutz vor externer elektromagnetischer Strahlung und deren Einwirkung auf die Funktion der Kabel eingesetzt, aber auch um zu verhindern, dass die interne elektromagnetische Strahlung an die Umgebung abgegeben wird. Auch diese Schutzschilder kann man als faradayschen Käfig bezeichnen.

Experimente zur Wirkung elektrischer Felder auf Metalle und Gase

Vor dem Hintergrund, dass das Messen der elektrischen Feldstärke spezialisierte Geräte erfordert, sehen wir uns hier die Eigenschaften eines elektrischen Felds anhand gängiger einfacher Geräte an.

Plasmakugel

Verwenden wir eine Neon-, Fluoreszenz- oder andere Gaslampe, die mit einem trägen Gas gefüllt ist, als Indikator für die Stärke des elektrischen Felds, das wir messen. Wir können eine Plasmakugel zur Erzeugung eines elektrischen Felds nutzen. Sie kann ein Wechselstromfeld hoher Stärke mit einer Frequenz von etwa 25 kHz erzeugen.

Positionieren wir die Lampe in die Nähe des isolierenden Bereichs der Plasmakugel, beginnt sie zu leuchten. Dies geschieht auch dann, wenn die Lampe defekt, aber die Röhre intakt ist. Das Leuchten ist ein Hinweis auf das Vorhandensein des elektrischen Felds.

Dieses Glühen ist möglich, da das elektromagnetische Feld die gläsernen Hüllen beider Lampen durchdringt. Das elektrische Feld erregt die Elektronen der äußeren Hülle von Gasatomen. Wenn diese Atome in ihren Normalzustand zurückkehren, erzeugen sie Licht.

Bringt man seine Hand nahe an die Plasmakugel, werden die Plasmafäden dort stärker, da die elektrische Feldstärke an der Stelle, wo die Hand am nächsten zur Lampe ist, erhöht wird.

Einsatz eines Oszilloskops zur Einschätzung der elektrischen Feldstärke

Verbinden wir einen Sensor aus einem Draht von etwa 15 cm Länge mit dem Eingang eines Oszilloskops. Positionieren wir dann den Sensor in die Nähe einer Plasmakugel. Wir können Schwingungen mit der gleichen Frequenz von 25 kHz und der Amplitude von 25 Volt sehen. Eine hohe Wechselspannung wird an die Elektrode der Kugel angelegt. Dies erzeugt ein variables elektrisches Feld im Raum um diesen Bereich. Es ist zu erkennen, dass bei der Vergrößerung der Distanz zwischen Lampe und Sensor die Bandbreite des Signals sich verringert – wie in den Bildern 1 bis 3. Die Verringerung der Amplitude des auf dem Oszilloskop angezeigten Signals bedeutet, dass die Stärke des elektrischen Felds mit der Erhöhung der Distanz geringer wird.

Abschirmung elektromagnetischer Felder

Verbinden wir ein abgeschirmtes Messkabel mit dem Eingang eines Oszilloskops – wie in Abbildung 4. Die Bandbreite des vom Oszilloskop erfassten Signals verringert sich fast auf Null. Die Abschirmung des Kabels fungiert als faradayscher Käfig und verhindert, dass die von der Plasmakugel erzeugten elektromagnetischen Signale zum Kernleiter des Koaxialkabels hinzugefügt werden.

Dieser Artikel wurde von Sergey Akishkin verfasst.

Es interessiert Sie vielleicht ein anderer Umrechner der Gruppe Elektrotechnik:

Elektrische Ladung

Längenbezogene elektrische Ladung

Oberflächenladungsdichte

Raumladungsdichte

Elektrische Stromstärke

Lineare Stromdichte

Oberflächenstromdichte

Elektrisches Potenzial und Spannung

Elektrischer Widerstand

Spezifischer elektrischer Widerstand

Elektrischer Leitwert

Elektrische Leitfähigkeit

Elektrische Kapazität

Induktivität

Die amerikanische Drahtnorm

Energie und Arbeit

Leistung

Frequenz und Wellenlänge

Schallpegel

Umrechnung von Pegeln in dBm, dBV, Watt und sonstige Einheiten

Kompakter Umrechner Erweiterter Umrechner Definitionen von Einheiten

Online-Einheitenumrechner Elektrotechnik

Elektrotechnik

Die Elektrotechnik ist ein Bereich der Technik, der sich mit der Lehre und Anwendung von Elektrizität, Elektronik und Elektromagnetismus befasst. Zugehörige Themen sind Leistung, Elektronik, Steuerungssysteme, Signalverarbeitung und Telekommunikation.

Elektrische Feldstärke

Die Stärke eines elektrischen Felds an einem bestimmten Punkt ist ein Vektorwert und wird als Kraft definiert, die auf einer positiven Testladung ausgeübt wird, die an diesem Punkt gemäß dem Wert dieser Ladung positioniert ist. Die Richtung des Felds wird durch die Richtung dieser Kraft bestimmt.

Im internationalen System der Einheiten (Système International d’Unités, SI) lautet die Einheit für die elektrische Feldstärke Newton pro Coulomb (N·C⁻¹) oder Volt pro Meter (V·m⁻¹).

Den Umrechner für Elektrische Feldstärke nutzen:

Dieses Online-Tool zur Umrechnung von Einheiten ermöglicht die schnelle und genaue Umrechnung vieler Messeinheiten von einem System zu einem anderen. Die Seite für die Einheitenumrechnung ist eine Lösung für Techniker, Übersetzer und alle, die mit Mengen arbeiten, die in unterschiedlichen Einheiten angegeben werden können.

Sie können dieses Online-Tool zur Umrechnung verwenden, um zwischen mehreren Hundert Einheiten (einschließlich metrischer, britischer und amerikanischer) in 76 Kategorien oder mehreren Tausend Paaren umzurechnen. Beispiele der Kategorien sind Beschleunigung, Fläche, Elektrizität, Energie, Kraft, Länge, Licht, Masse, Massenfluss, Dichte, spezifisches Volumen, Leistung, Druck, Belastung, Temperatur, Zeit, Drehkraft, Geschwindigkeit, Viskosität, Volumen und Kapazität und Volumenstrom.
Hinweis: Ganzzahlen (Zahlen ohne Dezimalzeichen oder Exponentennotation) werden bis zu 15 Ziffern als genau erachtet. Die maximale Anzahl Ziffern nach dem Dezimalzeichen ist 10 Ziffern.

Bei diesem Umrechner wird die E-Notation verwendet, um Zahlen darzustellen, die zu klein oder zu groß sind. Die E-Notation ist ein alternatives Format der wissenschaftlichen Notation a · 10^x. Zum Beispiel: 1.103.000 = 1,103 · 10⁶ = 1,103E+6. Hier stellt E (gleich Exponent) “· 10^” dar, das heißt “multipliziert mit zehn potenziert mit”. Die E-Notation wird häufig bei Taschenrechnern und von Wissenschaftlern, Mathematikern und Ingenieuren verwendet.

• Wählen Sie aus der Liste auf der linken Seite die Einheit, aus der Sie umrechnen möchten.
• Wählen Sie aus der Liste auf der rechten Seite die Einheit, in die Sie umrechnen möchten.
• Geben Sie den Wert (beispielsweise „15“) in das linke Von-Feld ein.
• Das Ergebnis wird im Ergebnis-Bereich und im Nach-Feld angezeigt.
• Alternativ können Sie den Wert in das rechte Nach-Feld eingeben und das Ergebnis der Umrechnung dem Von-Feld und dem Ergebnis-Bereich entnehmen.

We work hard to ensure that the results presented by TranslatorsCafe.com converters and calculators are correct. However, we do not guarantee that our converters and calculators are free of errors. All of the content is provided “as is”, without warranty of any kind. AGB.

Wenn Sie einen Fehler im Text oder in den Berechnungen entdecken oder wenn Sie einen anderen Umrechner benötigen, der hier nicht angeboten wird, lassen Sie es uns bitte wissen!

YouTube-Kanal von TranslatorsCafe.com zum Einheitenumrechner