Elektrische und magnetische Felder
Elektrische Felder - Was ist ein elektrisches Feld?
Wenn sich zwei entgegengesetzt gepolte, spannungsführende Leiter gegenüberliegen, dann bildet sich dazwischen ein elektrisches Feld. Elektrische Felder sind überall da vorhanden, wo sich elektrische Spannungen befinden. Zum Stromfluss kommt es dann, wenn die elektrische Feldstärke bzw. die Dichte der Feldlinien groß genug ist. Im Regelfall aber nur dann, wenn der Raum zwischen den Polen leitfähig wird. Ist die Feldstärke groß genug, dann kommt es zur Funkenentladung. So etwas passiert zum Beispiel bei einem Gewitter, wenn es blitzt. Diesen Effekt macht man sich zum Beispiel auch bei der Zündkerze im Auto zunutze.
Es gibt jedoch unterschiedliche elektrische Felder. Bei einer Gleichspannung kommt es zu einem statischen elektrischen Gleichfeld. Bei einer Wechselspannung kommt es zu einem dynamischen elektrischen Wechselfeld. Unterschieden wird zwischen nieder- und hochfrequenten Feldern. Die Wechselspannung aus der Steckdose ist ein niederfrequentes Wechselfeld (mit 50 Hz).
Die elektrische Feldstärke wird in Volt pro Meter (V/m) angegeben.
Grundsätzlich sind wir ständig elektrischen Feldern ausgesetzt. Elektrische Felder sind bemüht Ladungen zu bewegen, die sich in einem Stromfluss äußern. Der menschliche Körper ist als elektrischer Leiter zu verstehen, auch wenn er kein besonders guter Leiter ist. Unter dem Einfluss von elektrischen Feldern kann es im menschlichen Körper zu Ladungsverschiebungen kommen. Die machen sich aber nur bei sehr hohen Feldstärken bemerkbar. Man spürt dann ein leichtes Kribbeln. Solche hohen Feldstärken können wir aber nur in einem Umspannwerk ausgesetzt sein. In der freien Umgebung kommen sie nicht vor. Auch nicht künstlich erzeugt.
Die meisten Empfindungen, die wir auf elektrische Felder zurückführen, sind Einbildung. Viel eher sind es magnetische Felder, die aber nur dann entstehen, wenn es zum Stromfluss kommt. Deshalb gilt bei elektrischen Feldern, dass sie ohne Stromfluss vollkommen unschädlich sind. Von einer Steckdose oder elektrischen Leitung, über die kein Strom fließt, geht keine Gefahr aus.
Magnetische Felder - Was ist ein magnetisches Feld?
Der Stromfluss und der Elektromagnetismus sind untrennbar miteinander verbunden. Der Zusammenhang zwischen Strom und Magnetismus kommt im Begriff "elektromagnetisch" zum Ausdruck. Zum Beispiel bei der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Nur dort, wo ein Strom fließt, umgibt sich der Leiter mit einem Magnetfeld. Die Feldlinien sind kreisförmig um den Leiter angeordnet.
Es gibt jedoch unterschiedliche magnetische Felder. Bei Gleichstrom entsteht ein statisches magnetisches Gleichfeld. Bei Wechselstrom entsteht ein dynamisches magnetisches Wechselfeld. Bei den Wechselfeldern unterscheidet man zwischen nieder- und hochfrequenten Feldern. Geräte, die der niederfrequenten Wechselspannung angeschlossen sind, können hochfrequente Wechselfelder abgeben. Beispielsweise Elektromotoren und Leuchtstofflampen.
Die Feldstärke von magnetischen Feldern wird von der magnetischen Flussdichte in Tesla (T) angegeben. In der Praxis verwendet man die Einheiten µT und mT. International hat sich die Einheit Gauß (G) für die magnetische Flussdichte durchgesetzt. 1 G entspricht 10-4 T. Damit sind 1 mT gleich 10 G. Oder 1 µT gleich 10 mG.
Der Personenschutz definiert einen Grenzwert von 1 mT für maximal 6 Stunden täglich als unschädlich. Durch Haushaltsgeräte mit großer Leistung (Staubsauger, Bohrmaschine, Fön) können Magnetfelder mit mehreren mT auftreten. In der Regel sind wir diesen Einflüssen nur kurze Zeit ausgesetzt. Eine Gefährdung ist entsprechend gering. Im Röhrenfernseher tritt eine magnetische Flussdichte von 0,2 bis 0,5 mT auf. Doch bereits in 50 cm Entfernung beträgt die magnetische Flussdichte nur noch ca. 1% davon. Vergleicht man diese Größen miteinander, so tritt durch Dauerfernsehen direkt vor dem Fernseher kein Schaden am Menschen auf.
Elektrosmog
An sich sind magnetische Felder nicht schädlich. Doch wenn man den elektromagnetischen Effekt umkehrt, dann kann das negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben. Wenn sich der magnetische Fluss um einen elektrischen Leiter ändert, dann wird eine Spannung induziert, die einen Stromfluss hervorrufen kann. Nervenbahnen wirken wie elektrische Leiter, die von äußeren Magnetfeldern beeinflusst werden können. So können Reize eingefangen werden, die den menschlichen Organismus aus dem Gleichgewicht bringen können. In der Praxis sind extreme Gewebe-Erwärmung oder Herzrhythmusstörungen bekannt.
Sucht man nach Gefährdungspotentialen, dann kommt man schnell auf Hochspannungsleitungen, die in der Luft, aber auch im Boden verlegt sind. Dort treten wegen der hohen Spannung auch sehr intensive elektrische Felder auf. Aufgrund der hohen Ströme, die auf diesen Leitungen fließen werden auch Magnetfelder mit einer großen Stärke erzeugt. Bei einem Abstand von 50 bis 100 Metern zu Hochspannungsleitungen treten magnetische Flussdichten von 0,2 bis 0,3 µT auf. Doch diese Werte werden bereits von anderer Seite deutlich übertroffen. Zum Beispiel bei Haushaltsgeräten.
Das Problem mit dem Elektrosmog ist die Unsachlichkeit, mit der diskutiert wird. Das verwundert kaum, da sich gerade auch bei Fachleuten äußerst kontroverse Ansichten finden. Grundsätzlich sollte man berücksichtigen, dass gesundheitliche Beeinträchtigungen meistens nicht nur einen Auslöser haben.
Messen von elektrischen und magnetischen Feldern
Ein elektrisches Feld misst man mit einem Elektrofeldmesser. Ein Elektrofeldmeter, auch elektrisches Feldmeter, Rotationsvoltmeter oder Feldmühle genannt, ist ein Gerät zur Messung der elektrischen Feldstärke.
Ein magnetisches Feld misst man mit einem Magnetfeldmesser. Das ist ein Gerät zur Messung der magnetischen Feldstärke. Magnetfelder können im Gegensatz zu elektrischen Feldern sehr genau vermessen werden, weil sie die meisten Materialien durchdringen und dabei von der Umgebung kaum beeinflusst werden.
Zur Magnetfeldmessung können verschiedene Verfahren bzw. Sensortypen eingesetzt werden. Verbreitet ist der Einsatz von Bauelementen und Sensoren, die ihren elektrischen Widerstand unter
Magnetfeldeinfluss ändern.
Die magnetische Feldstärke wird in A/m (Ampere pro Meter) angegeben. In der Praxis wird jedoch die magnetische Flussdichte in T (Tesla) gemessen. Feldstärke und Flussdichte sind über die magnetische Feldkonstante miteinander verknüpft und können ineinander umgerechnet werden. Weil Tesla eine sehr große Einheit ist, werden Messungen der Alltagsexposition meist in der Einheit Mikrotesla (µT) angegeben.
Meistens befinden sich die Messeinheiten beider Messwerke in einem Messgerät. So kann man elektrische und magnetische Felder mit einem Gerät messen.
Die Messgeräte sind normalerweise für einen bestimmten Frequenzbereich gebaut. Ein Messfehler kann mehrere Prozent betragen. Das kann an der Toleranz des Messgeräts liegen, aber auch an einem menschlichen Bedienungsfehler. Grundsätzlich sind alle Messergebnisse nur unter Vorbehalt zu betrachten, wenn man keine Messungen mit eindeutigen, reproduzierbaren Messbedingungen garantieren kann.
Weitere verwandte Themen:
- Elektrisches Feld
- Elektromagnetische Welle
- Magnetismus
- Elektromagnetismus
- Induktion (Wirbelstrom Selbstinduktion)
- Magnetische Größen und Einheiten
- Funkeninduktor und Fritter (Kohärer) von Thomas Schaerer
- Elektro-Myographie (EMG) eine kleine Einführung von Thomas Schaerer
- Mobilfunk - Die verkaufte Gesundheit von Thomas Schaerer
- EMV - Elektromagnetische Verträglichkeit
Frag Elektronik-Kompendium.de
Elektronik-Fibel
Elektronik einfach und leicht verständlich
Die Elektronik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Elektronik, Bauelemente, Schaltungstechnik und Digitaltechnik.
Elektronik-Set Starter Edition
Elektronik erleben mit dem Elektronik-Set Starter Edition
Perfekt für Einsteiger und Wiedereinsteiger
- Elektronik-Einstieg ohne Vorkenntnisse
- Schnelles Verständnis für Bauteile und Schaltsymbole
- Ohne Lötkolben experimentieren: Bauteile einfach stecken
Keine Lust alleine zu experimentieren?
Dann buche einen Online-Workshop Elektronik Starter zum Elektronik-Set dazu. Unsere Online-Workshops sind praxisorientiert und bietet eine grundlegende und fundierte Einarbeitung in die Elektronik.
Elektronik-Fibel
Elektronik einfach und leicht verständlich
Die Elektronik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Elektronik, Bauelemente, Schaltungstechnik und Digitaltechnik.