Unterschied zwischen elektrischem Feld und Schwerefeld

Hauptunterschied - elektrisches Feld gegen Gravitationsfeld

In der Physik sind elektrische und Gravitationsfelder sehr wichtige Begriffe. Ein elektrisches Feld ist ein Modell, das dazu dient, Einflüsse und Verhalten von Ladungen und sich ändernde Magnetfelder zu erklären. Elektrische Felder werden durch stationäre Ladungsteilchen und variierende Magnetfelder erzeugt. Daher können neutrale Partikel keine elektrischen Felder erzeugen. Ein Gravitationsfeld dagegen ist ein Modell, das zur Erklärung von Gravitationsphänomenen von Massen verwendet wird. Obwohl neutrale Teilchen wie Neutronen nicht über elektromagnetische Kräfte interagieren, tun sie dies über Gravitationskräfte. Dies ist der Hauptunterschied zwischen elektrischem Feld und Schwerefeld. In diesem Artikel wird der Unterschied zwischen elektrischem Feld und Schwerefeld detailliert beschrieben.

Was ist ein elektrisches Feld?

In der Physik ist ein elektrisches Feld ein Modell, das verwendet wird, um die Einflüsse und das Verhalten von Ladungen und unterschiedlichen Magnetfeldern zu erklären oder zu verstehen. In diesem Modell wird ein elektrisches Feld durch Feldlinien dargestellt. Elektrische Feldlinien sind auf negative Ladungen gerichtet, während sie von positiven Ladungen nach außen gerichtet sind. Elektrische Felder werden durch elektrische Ladungen oder wechselnde Magnetfelder erzeugt. Im Gegensatz zu Ladungen (negative und positive Ladungen) ziehen sie sich an, wie beispielsweise Ladungen (negativ-negativ oder positiv-positiv), die sich dagegen abstoßen.

Im elektrischen Feldmodell werden verschiedene Größen wie elektrische Feldstärke, elektrische Flussdichte, elektrisches Potential und Coulomb-Kräfte, die mit Ladungen und variierenden Magnetfeldern zusammenhängen, diskutiert. Die elektrische Feldstärke an einem bestimmten Punkt ist als die Kraft definiert, die von elektromagnetischen Kräften auf ein stationäres Testladungsteilchen ausgeübt wird.

Die durch ein Punktladungsteilchen (Q) erzeugte elektrische Feldstärke (E) ist gegeben durch

Dabei ist r der Abstand zwischen dem Punkt und dem geladenen Teilchen und ε die Permittivität des Mediums.

Die Kraft (F), die eine Ladung q erfährt, kann auch als ausgedrückt werden r ist der Abstand zwischen zwei Ladungen

Die durch elektromagnetische Kräfte in einem elektrischen Feld verrichtete Arbeit ist vom Pfad unabhängig. Elektrische Felder sind also konservative Felder.

Das Coulombsche Gesetz kann verwendet werden, um ein elektrostatisches Feld zu beschreiben. (Ein elektrisches Feld, das mit der Zeit unverändert bleibt). Die Maxwell-Gleichungen beschreiben jedoch sowohl elektrische als auch magnetische Felder in Abhängigkeit von Ladungen und Strömen. Daher sind Maxwell-Gleichungen sehr nützlich im Umgang mit elektrischen und magnetischen Feldern.

Gravitationsfeldlinien (schwarz) und Äquipotentiale um die Erde.

Was ist ein Gravitationsfeld?

Das Gravitationsfeld ist das Kraftfeld in der Gravitationswechselwirkung, ein Modell, das zur Erklärung und zum Verständnis von Gravitationsphänomenen verwendet wird.

In der klassischen Mechanik ist das Gravitationsfeld ein Vektorfeld. In diesem Modell werden mehrere Größen wie Gravitationsfeldstärke, Gravitationskraft und Gravitationspotential definiert. Die Gravitationsfeldstärke an einem bestimmten Punkt ist als die Kraft definiert, die von der Gravitationskraft auf die Masse der Testeinheit ausgeübt wird. Die durch eine Masse M an einem bestimmten Punkt verursachte Gravitationsfeldstärke (g) ist eine Funktion der Position des Punktes. Es kann als ausgedrückt werden

G ist die universelle Gravitationskonstante und rˆ ist der Einheitsvektor in Richtung von r. Die gegenseitige Gravitationskraft zwischen zwei Massen M und m ist gegeben durch 

Gravitationsfelder sind auch konservative Kraftfelder, da die Arbeit der Gravitationskräfte unabhängig vom Pfad ist.

Die Newtonsche Gravitationstheorie ist kein sehr genaues Modell. Insbesondere Newtonsche Lösungen weichen bei Problemen mit der Schwerelosigkeit erheblich von den tatsächlichen Werten ab. Daher ist die Newtonsche Gravitationstheorie nur bei Problemen mit niedriger Schwerkraft nützlich. Es ist jedoch genau genug, um in den meisten praktischen Anwendungen verwendet zu werden. Bei Problemen mit der Schwerelosigkeit muss die allgemeine Relativitätstheorie verwendet werden. Bei niedriger Schwerkraft wird es der Newtonschen Theorie angenähert.

Feld einer positiven elektrischen Ladung vor einer horizontal perfekt leitenden Metalloberfläche.

Unterschied zwischen elektrischem Feld und Schwerefeld

Felder werden verursacht durch:

Elektrisches Feld: Ein elektrisches Feld wird durch Ladungen oder unterschiedliche Magnetfelder verursacht.

Schwerkraftfeld: Gravitationsfeld wird durch Massen verursacht.

Feldstärke in einem radialen Feld:

Elektrisches Feld:

Schwerkraftfeld:  

SI-Einheit der Feldstärke:

Elektrisches Feld: Vm^-1 (NC^-1)

Schwerkraftfeld: Frau^-2 (Nkg^-1)

Proportionalitätskonstante:

Elektrisches Feld: 1/4 & pgr; (Abhängig vom Medium, abhängig vom Medium)

Schwerkraftfeld: G (Universelle Gravitationskonstante)

Natur der Kraft:

Elektrisches Feld: Entweder attraktiv oder abstoßend. (Entsteht zwischen geladenen Teilchen)

Schwerkraftfeld: Immer attraktiv (Entsteht zwischen den Massen)

Kraft in einem radialen Feld:

Elektrisches Feld:  

 (Coulomb-Gesetz)

Schwerkraftfeld:
(Newtons Gesetz)

Bildhöflichkeit:

„Electric Field“ von Geek3 - Eigene Arbeit Dieses Diagramm wurde mit Vector Field Plot (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia erstellt 

"Gravitationsfeld" von Sjlegg - Eigene Arbeit, (Public Domain) über Commons Wikimedia