Was verursacht die elektrische Feldstärke?

Elektrische Ladungen erzeugen elektrische Felder. Das Feld strahlt von positiven Ladungen nach außen und zu negativen Ladungen nach innen. Die Feldstärke nimmt in der Nähe von Ladungen zu und mit der Entfernung ab (E = kQ/r² für Punktladungen).

Was ist ein dielektrischer Durchschlag?

Wenn das elektrische Feld die Durchschlagfestigkeit eines Materials überschreitet, schlägt es durch – Elektronen werden aus Atomen herausgerissen und bilden einen leitfähigen Pfad. Luft schlägt bei etwa 3 MV/m (3 kV/mm) durch. Deshalb entstehen Funken und Blitze.

Wie hängt das elektrische Feld mit der Spannung zusammen?

Die Spannung ist das Integral des elektrischen Feldes entlang eines Weges: V = ∫E·dl. Für ein homogenes Feld: E = V/d (Spannung geteilt durch Abstand). Eine 12-V-Batterie über einem 1-cm-Spalt erzeugt E = 1.200 V/m.

Elektrische Feldstärke Converter

Über die Umrechnung der elektrischen Feldstärke

Die elektrische Feldstärke (oder elektrische Feldintensität) misst die Kraft, die eine positive Einheitsladung an einem Punkt im Raum erfährt. Sie beschreibt sowohl den Betrag als auch die Richtung der elektrischen Kräfte in einem Bereich und bestimmt, wie geladene Teilchen beschleunigt werden und welche Belastung auf Isoliermaterialien wirkt. Das elektrische Feld ist eine Vektorgröße – an jedem Punkt im Raum hat es sowohl einen Betrag als auch eine Richtung, die in die Richtung zeigt, in die eine positive Testladung gedrückt würde.

Die SI-Einheit ist Volt pro Meter (V/m), äquivalent zu Newton pro Coulomb (N/C) – diese beiden Definitionen spiegeln die doppelte Natur des Feldes als Kraft-pro-Ladung und Spannungsgradient wider. Die elektrische Feldstärke ist entscheidend für das Verständnis der Energiespeicherung in Kondensatoren, des Isolationsdurchschlags (Durchschlagfestigkeit), der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), des Nahfeldverhaltens von Antennen und des Designs zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD). Das Feld bestimmt, ob Funken entstehen und wie sich elektromagnetische Wellen ausbreiten.

Unser Umrechner verarbeitet alle gängigen Einheiten der elektrischen Feldstärke für Physik, Hochspannungstechnik und EMV-Anwendungen.

Gängige Umrechnungen der elektrischen Feldstärke

Von	Nach	Multiplikator
V/m	N/C	1 (äquivalent)
V/m	kV/m	0,001
kV/m	V/m	1.000
V/m	mV/m	1.000
V/m	V/cm	0,01
V/cm	V/m	100
MV/m	kV/mm	1 (äquivalent)
V/m	statV/cm (CGS)	3,336 × 10⁻⁵

Referenz der Einheiten für elektrische Feldstärke

Volt pro Meter (V/m) – Die SI-Einheit der elektrischen Feldstärke, die den Spannungsgradienten oder äquivalent die Kraft pro Einheitsladung ausdrückt (1 V/m = 1 N/C). Das atmosphärische Schönwetterfeld beträgt etwa 100 V/m nach unten gerichtet. EMV-Immunitätsprüfungen verwenden je nach Anwendung 1–200 V/m. Radiowellen-Feldstärken reichen von μV/m (entfernte Sender) bis V/m (nahe Sender).

Kilovolt pro Meter (kV/m) – 1.000 V/m, gebräuchlich in der Hochspannungstechnik und atmosphärischen Elektrizität. Unter Gewitterwolken: 10–20 kV/m. In der Nähe von Hochspannungsleitungen: 1–10 kV/m auf Bodenniveau. Koronaentladung an scharfen Spitzen beginnt bei etwa 30 kV/cm in Luft.

Volt pro Zentimeter (V/cm) – 100 V/m, praktisch für Laborexperimente und Plasmaphysik. Gasentladungsröhren arbeiten bei 10–100 V/cm. Elektrodenanstände in Experimenten werden oft in V/cm angegeben.

Megavolt pro Meter (MV/m) oder Kilovolt pro Millimeter (kV/mm) – Diese sind äquivalent: 1 MV/m = 1 kV/mm. Dies ist der Bereich des dielektrischen Durchschlags: Luft schlägt bei ~3 MV/m durch; Transformatorenöl bei 10–15 MV/m; feste Polymere bei 15–30 MV/m; Glas und Keramik bei 10–40 MV/m. Isolationsspezifikationen verwenden diese Einheit.

Newton pro Coulomb (N/C) – Die kraftbasierte Definition, dimensions- und zahlenwertmäßig gleich V/m. Diese Einheit betont, dass die Feldstärke die Kraft auf eine 1-Coulomb-Ladung angibt. Nützlich in der Teilchenphysik und im Beschleunigerdesign, wo die Kraft auf geladene Teilchen direkt relevant ist.