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Tab. 5.1
Bezeichnungen, Ein-
heiten und Bedeutung der
elektrischen und magnetischen
Feldgrößen (nach Meschede
Symbol
Bezeichnung
SI-Einheit
Physikalische Bedeutung
E
Elektrisches Feld
Vm
1
Übt Kräfte auf Ladungen aus
Asm
2
D
D
©
0
E
Elektrische Erregung
Wird aus ruhenden Ladungen er-
zeugt
Vsm
2
B
Magnetisches Feld
Übt Kräfte auf Ströme aus
Am
1
H
D
B
=
0
Magnetische Erregung
Wird aus Strömen erzeugt
Am
2
j
Leitungs-Stromdichte
Bewegte Ladungen
@
D
=@
t
D
j
D
Verschiebungs-Stromdichte
Am
2
Verschiebung gebundener La-
dungen
Alternativ wird die magnetische Feldstärke auch definiert
als die Flächendichte der Feldlinien bzw. durch die Kraft
F
D
I
2
`
BmitB
D .
0
=2 /
I
1
=
r, welche von einem vom
Strom I
1
durchflossenen Leiter auf einen von einem Strom
I
2
durchflossenen parallelen Leiter der Länge
`
im Abstand
r
ausgeübt wird. Die Kraft F wirkt abstoßend für antiparal-
lele und anziehend für parallele Ströme I
1
und I
2
. Allgemein
gilt zwischen den Vektoren
F
,
`
, und
B
:
Die elektromagnetischen Maxwell-Gleichungen definie-
ren die Beziehungen zwischen den Feldern der magnetischen
Erregung
H
, dem Magnetfeld
B
, dem elektrischen Feld
E
und der elektrischen Erregung
D
, der Verschiebungs-
Stromdichte
@
D
=@
t, der Leitungs-Stromdichte
j
und der
Maxwell-Gleichungen zusammen und erläutert ihre je-
weilige physikalische Bedeutung. Zusätzlich definieren
Materialgleichungen den Zusammenhang zwischen elek-
trischem Feld und elektrischer Erregung einerseits sowie
der magnetischen Erregung und dem Magnetfeld anderer-
seits. Diese sind jeweils durch die Tensoren der elektrischen
Permittivität bzw. Dielektrizität
(permittivity)
©
und magneti-
schen Permeabilität
(permeability)
F
D
I
.`
B
/:
(5.3)
Die Einheit der magnetischen Feldstärke B ist das Tesla
44
(T):
D 1
Wbm
2
D 1
Vsm
2
, wobei der magneti-
1
T
sche Fluss
ˆ D
A
s
B
dA
durch eine Fläche A in Weber
45
(Wb) angegeben wird. Daher rührt auch die ebenfalls ge-
bräuchliche Bezeichnung magnetische Flussdichte für B.
Die magnetische Erregung H wird in Am
1
gemessen. Die
Die Bezeichnung von
B
und
H
als magnetisches Feld
und magnetische Erregung ist in der Literatur nicht einheit-
lich und hat sich in den Lehrbüchern der Physik erst seit
Praxis als auch in der neueren Literatur oft weiterhin alte,
nicht SI-konforme Einheiten wie das Gal für die Schwere-
beschleunigung verwendet werden, wird oft
H
noch als Ma-
gnetfeld bezeichnet und
B
als magnetische Induktion oder
Flussdichte. Im Kasten
5.2
wird diese missverständliche Be-
griffsbildung entwirrt und die hier gewählte begründet. In
der Elektrodynamik treten zu den genannten magnetischen
Feldgrößen dann noch zusätzlich das elektrische Feld
E
und
die elektrische Erregung bzw. dielektrische Verschiebung
D
.
miteinander verknüpft:
D
D ©
E
bzw. D
i
D
X
k
©
ik
E
k
sowie
B
D
H
bzw. B
i
D
X
k
ik
H
k
:
(5.5)
Elektrische Permittivität und magnetische Permeabilität
und durch dimensionslose, materialabhängige Relativwerte
©
r
und
r
bestimmt:
© D ©
0
©
r
I
D
0
r
:
(5.6)
Zudem bestimmen
©
und
die Ausbreitungsgeschwindigkeit
c
0
bzw. c elektromagnetischer Wellen, also auch des Lichts,
1
p
©
0
0
D 299 792 458
ms
1
c
0
D
bzw.
c
0
p
©
r
r
D
1
p
©
0
©
r
0
r
c
D
(5.7)
44
Nikola Tesla (Kroatische Militärgrenze im Kaisertum Österreich &
USA; 1856-1943), Erfinder und Elektro-Ingenieur (u. a. Mehrphasen-
wechselstrom, Drehstrommotor, Funktechnik).
45
Wilhelm Eduard Weber (Deutschland; 1804-1891) war einer der
„Göttinger Sieben“ Professoren, die 1837 gegen die Aufhebung der
Verfassung im Königreich Hannover protestiert hatten und deshalb ent-
lassen wurden. Unter anderem erfand er 1832-1833 zusammen mit
C. F. Gauß den elektrischen Telegrafen. Im zu Ehren wurde die SI-
Elektrische Erregung und Magnetfeld können aufgeteilt wer-
den in Anteile im Vakuum und Beiträge durch polarisierbare
Materie, welche jeweils durch elektrische Polarisation
P
und
Magnetisierung
J
ausgedrückt werden. Man unterscheidet
zwischen remanenter und induzierter Magnetisierung. Die
