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SG051 Der Begriff des Feldes

elektromagnetisches Feld

Gravitationsfeld

Glossar 

Physik für Schülerinnen und Schüler

Vor Newton im 17. Jahrhundert kannte man nur so genannte "Kontaktkräfte", also Kräfte, deren Ursprung mit dem Ort ihrer Wirkung zusammenfällt. Man nennt dies eine "Nahwirkung": Man muss einen Stein mit der Hand greifen, wenn man ihn beschleunigen möchte. Otto von Guericke in seinem Bestreben, den Bau des Planetensystems zu erklären, hatte als Erster elektrische Kräfte als Modell für die vermuteten Gravitationskräfte untersucht. Als Faraday den Begriff des elektrischen Felds erfand, wollte er damit die "Fernwirkung" von elektrischen Kräften erklären. Guericke hatte ja gesehen, dass elektrische Kräfte von einer Ladung ausgehen, sich aber erst in einiger Entfernung über den Raum hinweg auf eine andere Ladung auswirken. Faraday glaubte wirklich, ein Feld sei ein Raumgebiet, in dem eine Kraft über eine Entfernung hin zu beobachten ist. Auch heute noch steckt diese Idee in Sprechweisen wie "ich bringe eine Ladung in ein elektrisches Feld".

Die elektrische Wechselwirkung zwischen einer großen "felderzeugenden" Ladung Q und einer sehr kleinen "Probeladung" q erklärte er so: Die große Ladung Q erzeugt überall im Raum ein elektrisches Feld (manche sagen: "es verändert den Zustand des Raums"). Am Ort der Probeladung q wiederum erzeugt dieses elektrische Feld eine Kraftwirkung auf die Probeladung. Nur im zweiten Schritt ist das als eine "Nahwirkung" anzusehen, diesmal aber zwischen Feld und Probeladung. q soll möglichst klein sein, damit sie das elektrische Feld möglichst wenig verändert.

In vielen Sprachen ist an der Wortbildung (ital.: campo elettrico, ... ) noch deutlicher als in der deutschen Sprache Faradays Vorstellung vom Feld als einem Raumgebiet mit einer Kraftwirkung zu erkennen.

Heute fasst man ein elektrisches Feld weniger als einen Raum auf, sondern als ein Etwas, das von den felderzeugenden Ladungen ausgeht und den Raum erfüllt. Dieses Feld kann man nicht sehen, riechen, wägen, ... , aber man kann es durch seine (Kraft-)Wirkungen nachweisen.

Nach der Quantentheorie ist es allerdings so, dass die Kraftwirkung durch den Austausch von bestimmten Quantenteilchen vermittelt wird. Im Fall des elektromagnetischen Feldes stellt man sich vor, dass "virtuelle Photonen" von der einen Ladung ausgehen und von der anderen absorbiert werden, dass so die  beiden Ladungen miteinander wechselwirken. Ob man dieses Etwas als einen "Zustand des Raumes" ansehen will, wie manche formulieren, ist eher eine philosophische als eine physikalische Frage. Die Quantentheorie formuliert einen Zusammenhang mit Wahrscheinlichkeiten für Messergebnisse.