So nutzen Sie den Elektrische Feldstärke Rechner
Mit unserem kostenlosen Elektrische Feldstärke Rechner können Sie die elektrische Feldstärke ($E$) für verschiedene elektrostatische Szenarien berechnen:
- Berechnungsmodus wählen — Wählen Sie im Tool aus drei praxisnahen Modi:
- Punktladung: Berechnung der radialen Feldstärke $E$ im Abstand $r$ von einer geladenen Quelle $Q$.
- Aus Kraft und Probeladung: Berechnung der Feldstärke $E$ anhand der auf eine Testladung $q$ wirkenden Kraft $F$.
- Aus Spannung und Abstand: Berechnung der homogenen Feldstärke $E$ zwischen zwei Platten mit Abstand $d$ und Spannung $U$.
- Werte & Einheiten eingeben — Geben Sie die bekannten Größen ein. Die Eingabemaske unterstützt gängige Einheiten (wie Volt, Kilovolt, Coulomb, Mikro- oder Nanocoulomb, Millimeter und Meter) und führt alle Einheitenumrechnungen automatisch im Hintergrund durch.
- Ergebnis & Feldrichtung ablesen — Das Tool ermittelt sofort das E-Feld in $\text{V/m}$ bzw. $\text{N/C}$ und zeigt bei Punktladungen an, ob die Feldlinien radial nach außen (positive Ladung) oder radial nach innen (negative Ladung) gerichtet sind.
Formeln & physikalische Grundlagen — Elektrische Feldstärke Rechner
Der Elektrische Feldstärke Rechner basiert auf den fundamentalen Gesetzmäßigkeiten der klassischen Elektrostatik:
1. Radiale Feldstärke einer Punktladung (Coulomb-Gesetz)
Für eine isolierte Punktladung $Q$ im Vakuum berechnet sich das radiale elektrische Feld im Abstand $r$ nach dem Coulombschen Gesetz:
E = (1 / (4 · π · ε₀)) · (|Q| / r²) = k · (|Q| / r²)Hierbei ist $k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \approx 8{,}98755 \cdot 10^9,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$ die Coulomb-Konstante und $\varepsilon_0 \approx 8{,}85419 \cdot 10^{-12},\text{As}/(\text{Vm})$ die elektrische Feldkonstante (Vakuum-Permittivität).
2. Definition über die Coulomb-Kraft auf eine Probeladung
Befindet sich ein geladener Probekörper mit Ladung $q$ in einem E-Feld und erfährt die elektrostatische Kraft $F$, lautet der Zusammenhang:
E = F / qHieraus ergibt sich die physikalische Dimension der elektrischen Feldstärke direkt als Kraftwirkung pro Ladungseinheit in Newton pro Coulomb ($\text{N/C}$).
3. Homogenes elektrisches Feld (Plattenkondensator)
Zwischen zwei parallelen leitenden Platten mit dem Plattenabstand $d$ und der anliegenden elektrischen Spannung $U$ gilt für das homogene E-Feld:
E = U / d| Formelzeichen | Physikalische Größe | SI-Einheit |
|---|---|---|
| E | Elektrische Feldstärke | $\text{V/m}$ oder $\text{N/C}$ |
| Q, q | Elektrische Ladung (Quell- / Probeladung) | $\text{C}$ (Coulomb) |
| r, d | Abstand / Plattenabstand | $\text{m}$ (Meter) |
| F | Elektrische Kraft | $\text{N}$ (Newton) |
| U | Elektrische Spannung | $\text{V}$ (Volt) |
| $\varepsilon_0$ | Elektrische Feldkonstante | $\text{F/m}$ bzw. $\text{As/(Vm)}$ |
Beispielrechnungen im Elektrische Feldstärke Rechner
Beispiel 1: Feldstärke einer Punktladung
Eine Punktladung von $Q = 5,\text{nC}$ ($5 \cdot 10^{-9},\text{C}$) befindet sich im Vakuum. Wie groß ist die Feldstärke im Abstand $r = 0{,}1,\text{m}$ ($10,\text{cm}$)?
- Werte einsetzen: $E = (8{,}988 \cdot 10^9) \cdot \frac{5 \cdot 10^{-9}}{0{,}1^2}$
- Rechnung ausführen: $E = 8{,}988 \cdot 10^9 \cdot \frac{5 \cdot 10^{-9}}{0{,}01} = 4494,\text{V/m}$
- Der Elektrische Feldstärke Rechner liefert präzise $4494,\text{V/m}$ ($4{,}494,\text{kV/m}$) mit Feldrichtung radial nach außen.
Beispiel 2: Homogenes Feld im Plattenkondensator
An zwei parallelen Kondensatorplatten im Abstand von $d = 2,\text{mm}$ ($0{,}002,\text{m}$) liegt eine Gleichspannung von $U = 200,\text{V}$ an:
- Werte einsetzen: $E = \frac{200,\text{V}}{0{,}002,\text{m}}$
- Ergebnis berechnen: $E = 100,000,\text{V/m} = 100,\text{kV/m}$
- Der Elektrische Feldstärke Rechner stellt Ihnen alle Zwischenschritte und Einheitenumrechnungen übersichtlich dar.
Typische Anwendungsbereiche für den Elektrische Feldstärke Rechner
Der Elektrische Feldstärke Rechner unterstützt Lernende, Ingenieure und Wissenschaftler bei zahlreichen Aufgaben:
- Physikunterricht & Hochschulstudium — Zur schnellen Überprüfung von Übungsaufgaben zu Coulomb-Kraft, Feldlinienbildern und Plattenkondensatoren.
- Elektrotechnik & Hochspannungstechnik — Zur Dimensionierung von Isolationsabständen und zur Beurteilung von Durchschlagskräften in Gasen oder Dielektrika.
- Teilchenphysik & Beschleunigertechnik — Zur Berechnung der Beschleunigung von Elektronen oder Ionen in elektrostatischen Ablenksystemen.
- EMV & Sensortechnik — Zur Abschätzung elektrischer Störfelder und bei der Auslegung kapazitiver Näherungssensoren.