Quelle: Physik Libre (Freies Physikbuch für die Sekundarstufe II)
Physikerinnen und Physiker sprechen von einem Feld, wenn jedem Raumpunkt eine eindeutige Zahl oder ein Vektor zuordnen werden kann – entsprechend heißt das Feld dann entweder ein Skalar- oder ein Vektorfeld.
In Bild 1 siehst man ein Temperaturfeld. Ein Temperaturfeld ist ein Beispiel für ein Skalarfeld, wo jedem Raumpunkt eine Zahl (hier die Temperatur) zugeordnet ist.
Neben der farbkodierte Darstellung (Bild 1) eines Skalarfelders (jeder Wert entspricht einer bestimmten Farbe), gibt es noch die Isolinien-Darstellung (vom griechischen Wort isos für „gleich“) eines Skalarfeldes (gleich Werte sind durch eine Linie verbunden, Bild 2).
Das Strömungsfeld eines Beckens ist ein Beispiel für ein Vektorfeld, wo jedem Raumpunkt ein Vektor (hier die Strömungsgeschwindigkeit der Wasserteilchen) zugeordnet ist. Die Länge des Feldvektors ist ein Maß für die Stärke des Feldes an dieser Stelle.
In Bild 3 siehst du vier Beispiele für Vektorfelder. Sind alle Feldvektoren parallel und gleich lang, ist das Feld homogen (a). Sind die Feldlinien geschlossen, handelt es sich um ein Wirbelfeld (d).
Auch für ein Vektorfeld gibt es unterschiedliche Darstellungen (Bild 4):
- In regelmäßigen Abständen sind die Vektoren mit ihrer tatsächlichen Länge eingezeichnet (Darstellung links).
- In regelmäßigen Abständen sind die Vektorpfeile alle gleich lang und die Farbe gibt Auskunft über die Länge der Feldvektoren (Darstellung rechts).
- Feldlinienbild eines Vektorfeldes (Darstellung Mitte).
Hier noch ein paar wichtige Eigenschaften von Feldlinien:
- Alle Vektoren entlang einer Feldlinie liegen auf den Tangenten an der Feldlinie im jeweiligen Punkt.
- Jede Feldlinie hat eine eindeutige Richtung.
- Feldlinien können sich gegenseitig nicht kreuzen.
- Nimmt die Feldliniendichte in einem Bereich zu, nimmt dort die Stärke des Feldes zu. Umgekehrt nimmt die Feldliniendichte in einem Bereich ab, nimmt dort auch die Stärke des Feldes ab.