Elektrisches-Feld-Umrechner
Rechnen Sie die elektrische Feldstärke um zwischen V/m, kV/m, N/C, V/cm und statV/cm. Geben Sie einen Wert ein und wählen Sie dann die Ausgangs- und die Zieleinheit.
Elektrische Feldstärke zwischen Einheiten umrechnen
Formel für die Umrechnung des elektrischen Feldes
Wobei gilt:
- \(E_{\mathrm{from}}\) — der in der Ausgangseinheit eingegebene Wert.
- \(E_{\mathrm{to}}\) — der umgerechnete Wert in der Zieleinheit.
- \(f_{\mathrm{from}}\) und \(f_{\mathrm{to}}\) — die Umrechnungsfaktoren des Rechners bezogen auf V/m.
Der Rechner multipliziert mit dem Faktor der Ausgangseinheit und dividiert durch den Faktor der Zieleinheit. Sein statV/cm-Faktor ist fehlerhaft; beachten Sie die unten stehende Einschränkung, bevor Sie Umrechnungen mit dieser Einheit verwenden.
Umrechnung des elektrischen Feldes – Rechenbeispiel
Beispiel: Der Standardwert von 1.000 V/m soll in kV/m umgerechnet werden. Der Rechner verwendet die Faktoren 1 für V/m und 1.000 für kV/m.
\[E_{\mathrm{to}}=1{,}000\times\frac{1}{1{,}000}=1\ \mathrm{kV/m}\]
Ergebnis: 1.000 V/m = 1 kV/m.
So verwenden Sie den Rechner
- Geben Sie die nichtnegative Feldstärke, die Sie umrechnen möchten, unter Wert des elektrischen Feldes ein. Geben Sie nur eine Zahl ein; die Einheit wählen Sie separat aus.
- Wählen Sie unter Ausgangseinheit die Einheit, in der Ihr Wert vorliegt.
- Wählen Sie die gewünschte Einheit unter Zieleinheit.
- Lesen Sie das Ergebnis unter Umgerechnete elektrische Feldstärke ab. Das Ergebnis enthält die ausgewählte Zieleinheit und wird auf sechs Dezimalstellen gerundet.
Die verfügbaren Einheiten sind Volt pro Meter (V/m), Kilovolt pro Meter (kV/m), Newton pro Coulomb (N/C), Volt pro Zentimeter (V/cm) und Statvolt pro Zentimeter (statV/cm). Wenn Sie in beiden Menüs dieselbe Einheit wählen, bleibt der Zahlenwert unverändert, vorbehaltlich der angezeigten Rundung.
Was elektrische Feldstärke bedeutet
Die elektrische Feldstärke beschreibt die Kraft, die ein elektrisches Feld auf eine Einheit positiver Probeladung an einem Punkt ausüben würde. Ihre SI-Einheit ist das Newton pro Coulomb (N/C). Sie kann auch in Volt pro Meter (V/m) ausgedrückt werden: 1 N/C entspricht genau 1 V/m. Beide Einheiten beschreiben dieselbe Größe — aus der Sicht der Kraft pro Ladung bzw. aus der Sicht des Potentialgefälles.
In einem homogenen Feld, etwa dem idealisierten Feld zwischen parallelen Platten, ergibt sich die Feldstärke als Spannungsdifferenz dividiert durch den Abstand in Metern. Beispielsweise liefern 100 V über einer Lücke von 0,01 m eine Feldstärke von 10.000 V/m bzw. 10 kV/m. Diese einfache Beziehung ist nützlich, um ein Feld abzuschätzen; ein tatsächliches Feld kann sich jedoch mit dem Ort ändern, insbesondere in der Nähe von Kanten oder unregelmäßig geformten Elektroden.
Ein Wechsel der Einheit ändert nichts am physikalischen Feld. So entspricht beispielsweise 1 V/cm genau 100 V/m, während 1 kV/m 1.000 V/m entspricht. Die Wahl einer passenden Einheit erleichtert den Vergleich von Messungen, Spezifikationen oder Berechnungen, ohne unnötig große oder kleine Zahlen mit sich führen zu müssen. Elektrische Felder sind etwas anderes als die magnetische Flussdichte, auch wenn beide in der Elektrodynamik oft gemeinsam betrachtet werden.
Umrechnungsfaktoren und wichtige Einschränkungen
Die Tabelle zeigt, wie viele V/m einer Einheit entsprechen. Diese Faktoren sind auch die vom Rechner verwendeten — mit der Ausnahme, dass sein statV/cm-Faktor von der physikalisch korrekten Umrechnung abweicht.
| Einheit | V/m pro Einheit | Status im Rechner |
|---|---|---|
| V/m | 1 | Korrekt |
| kV/m | 1.000 | Korrekt |
| N/C | 1 | Korrekt |
| V/cm | 100 | Korrekt |
| statV/cm | etwa 29.979,2458 | Verwendet stattdessen 299,792458 |
Verlassen Sie sich nicht auf Ergebnisse mit statV/cm. Ein Statvolt entspricht etwa 299,792458 Volt, aber ein Zentimeter ist 0,01 Meter. Daher entspricht 1 statV/cm etwa 29.979,2458 V/m und nicht 299,792458 V/m. Der Faktor des Rechners ist 100-mal zu klein: Umrechnungen von statV/cm in andere Einheiten liefern Ergebnisse, die 100-mal zu klein sind, und Umrechnungen nach statV/cm liefern Ergebnisse, die 100-mal zu groß sind. Umrechnungen, die nur V/m, kV/m, N/C und V/cm verwenden, sind davon nicht betroffen.
Dieses Werkzeug rechnet Feldstärken-Einheiten um; es berechnet kein Feld aus Spannung, Ladung oder Geometrie. Die Eingabe akzeptiert nur nichtnegative Werte und kann daher keine vorzeichenbehaftete Feldkomponente oder Richtung darstellen. Sehr kleine umgerechnete Werte werden möglicherweise als null angezeigt, da die Ergebnisse auf sechs Dezimalstellen gerundet werden. Halten Sie Richtung und Messbedingungen separat fest, wenn Sie Felder vergleichen. Falls Ihre übergeordnete Berechnung bewegte Ladungen oder magnetische Effekte umfasst, behandeln der Stromstärke-Umrechner und der Umrechner für magnetischen Fluss diese anderen Größen.
Häufig gestellte Fragen
Wie kann ich elektrische Feldeinheiten von Hand umrechnen?
Rechnen Sie den Ausgangswert zunächst in V/m um und rechnen Sie dann dieses Ergebnis in die Zieleinheit. Beispielsweise entsprechen 25 V/cm genau 2.500 V/m, weil jeder Zentimeter 0,01 Meter sind. Die Division durch 1.000 ergibt 2,5 kV/m. Bei Umrechnungen mit statV/cm verwenden Sie den physikalisch korrekten Faktor anstelle des Faktors des Rechners.
Was ist eine normale oder sichere elektrische Feldstärke?
Es gibt keinen einzelnen normalen oder sicheren Wert: Die Antwort hängt von der Situation, den Expositionsbedingungen und davon ab, was Sie bewerten. Zur Orientierung: Trockene Luft kann unter idealisierten Bedingungen bei etwa 3 Millionen V/m durchschlagen, aber Feuchtigkeit, Elektrodenform und -abstand beeinflussen die tatsächliche Schwelle. Diese Durchschlagfestigkeit ist kein Grenzwert für die Sicherheit von Personen bei Exposition.
Wie rechne ich statV/cm korrekt um?
Verwenden Sie etwa 29.979,2458 V/m für jedes statV/cm. Multiplizieren Sie einen Wert in statV/cm mit dieser Zahl, um V/m zu erhalten; dividieren Sie einen Wert in V/m durch sie, um statV/cm zu erhalten. Der Rechner verwendet einen 100-mal zu kleinen Faktor; verwenden Sie seine Ergebnisse daher nicht, wenn eine der beiden gewählten Einheiten statV/cm ist.
Kann ich eine Wechselspannungs-Messung des elektrischen Feldes mit einem Gleichfeld-Wert vergleichen?
Nur wenn Sie wissen, was jede Zahl bedeutet. Ein Wechselspannungs-Wert kann als Spitzenwert oder als Effektivwert (RMS) angegeben sein, während ein Gleichfeld-Wert in der Regel konstant ist. Bei einem sinusförmigen Feld ist die Spitzenfeldstärke etwa
Wie hängt die elektrische Feldstärke mit der Kraft auf eine Ladung zusammen?
Die Kraft auf eine Ladung ist
Bedeutet eine höhere Spannung immer ein stärkeres elektrisches Feld?
Nein. Die Feldstärke hängt auch davon ab, wie sich die Spannung über den Raum ändert. Dieselbe Spannung über einer kleineren Lücke erzeugt im Allgemeinen ein stärkeres Feld; zudem kann die Elektrodenform das Feld lokal konzentrieren. Eine Spannungsangabe allein reicht daher nicht aus, um das Feld an einem bestimmten Punkt zu bestimmen.