Umrechner für elektrischen Strom
Rechnen Sie elektrische Feldstärke zwischen V/m, kV/m, N/C, V/cm und statV/cm um. Geben Sie einen elektrischen Feldwert ein und wählen Sie dann die Ausgangs- und Zieleinheit aus.
Elektrischen Strom zwischen Einheiten umrechnen
Formel für die elektrische Feldstärke
Wobei gilt:
- \(E_{\mathrm{from}}\) — der eingegebene elektrische Feldwert
- \(E_{\mathrm{to}}\) — der umgerechnete elektrische Feldwert
- \(f_{\mathrm{from}}\) und \(f_{\mathrm{to}}\) — die Faktoren des Rechners für die gewählten Einheiten, ausgedrückt bezogen auf V/m
Der Rechner multipliziert den eingegebenen Wert mit dem Faktor der Ausgangseinheit und dividiert durch den Faktor der Zieleinheit. Seine Faktoren sind 1 für V/m und N/C, 1.000 für kV/m, 100 für V/cm und 299,792458 für statV/cm. Der statV/cm-Faktor ist als physikalische Umrechnung falsch; siehe die Einschränkung weiter unten.
Elektrische Feldstärke – Rechenbeispiel
Beispiel: rechnen Sie den Standardwert von 1.000 V/m in kV/m um.
\[ E_{\mathrm{to}}=1{,}000\,\mathrm{V/m}\times\frac{1}{1{,}000}=1\,\mathrm{kV/m} \]
Ergebnis: 1.000 V/m entsprechen 1 kV/m.
So verwenden Sie den Rechner
- Geben Sie im Feld Wert des elektrischen Felds eine nichtnegative Zahl ein. Der Standardwert ist 1.000.
- Wählen Sie unter Ausgangseinheit die aktuelle Einheit des Wertes.
- Wählen Sie unter Zieleinheit die gewünschte Einheit.
- Lesen Sie das Ergebnis unter Umgerechnete elektrische Feldstärke ab. Sie können eine der beiden Einheiten ändern, um eine weitere Umrechnung zu vergleichen.
Zur Auswahl stehen Volt pro Meter (V/m), Kilovolt pro Meter (kV/m), Newton pro Coulomb (N/C), Statvolt pro Zentimeter (statV/cm) und Volt pro Zentimeter (V/cm). Für physikalisch zuverlässige Umrechnungen verwenden Sie die Optionen V/m, kV/m, N/C und V/cm. Die statV/cm-Umrechnungen des Rechners haben einen bekannten Faktorfehler.
Was elektrische Feldstärke bedeutet
Die elektrische Feldstärke beschreibt die elektrische Kraft, die ein geladenes Objekt an einem Ort pro Ladungseinheit erfahren würde. Ihre SI-Einheit, das Newton pro Coulomb (N/C), folgt direkt aus dieser Definition. Das Volt pro Meter (V/m) ist eine gleichwertige SI-Einheit: \(1\,\mathrm{N/C}=1\,\mathrm{V/m}\). Sie können daher zwischen N/C und V/m wechseln, ohne den Zahlenwert zu ändern.
Volt pro Meter beschreiben außerdem die Potentialdifferenz pro Strecke in einem homogenen Feld. Ein Feld von 1.000 V/m entspricht beispielsweise einer Potentialänderung von 1.000 V über einen Meter in Feldrichtung. Derselbe Wert lässt sich als 1 kV/m oder 10 V/cm schreiben. Eine Einheit zu wählen, die zur Größenordnung der Aufgabe passt, kann das Ergebnis leichter ablesbar machen, ohne das Feld selbst zu verändern.
Elektrische Feldstärke ist nicht dasselbe wie elektrischer Strom. Strom misst, wie schnell sich Ladung bewegt, und wird in Ampere angegeben; dieser Rechner akzeptiert und rechnet keine Ampere um. Er berechnet auch nicht die Kraft auf eine bestimmte Ladung. Wenn Sie die Ladung kennen und diese Kraft benötigen, gilt die Beziehung \(F=qE\); die resultierende Kraft lässt sich mit dem Kraft-Umrechner umrechnen.
Umrechnungsübersicht
| Einheit | Entsprechend in V/m |
|---|---|
| 1 V/m | 1 V/m |
| 1 N/C | 1 V/m |
| 1 kV/m | 1.000 V/m |
| 1 V/cm | 100 V/m |
| 1 statV/cm | Physikalisch etwa 29.979,2458 V/m; der Rechner verwendet 299,792458 V/m |
Die ersten vier Zeilen können als schnelle Kontrolle eines Ergebnisses dienen. Die Umrechnung von V/cm in V/m multipliziert die Zahl beispielsweise mit 100, weil ein Meter 100 Zentimeter enthält. Die Rückumrechnung dividiert durch 100. Die statV/cm-Zeile zeigt sowohl die physikalische Entsprechung als auch den abweichenden Faktor, den der Rechner derzeit verwendet; beide sind nicht austauschbar.
Annahmen und Einschränkungen
Verlassen Sie sich für eine physikalische Umrechnung nicht auf das statV/cm-Ergebnis. Ein Statvolt entspricht etwa 299,792458 Volt, aber ein Zentimeter ist 0,01 Meter. Somit gilt \(1\,\mathrm{statV/cm}\approx29{,}979.2458\,\mathrm{V/m}\) und nicht 299,792458 V/m. Dem Rechner fehlt der zusätzliche Faktor 100: Eine Umrechnung von statV/cm liefert einen 100-fach zu kleinen Wert, eine Umrechnung in statV/cm einen 100-fach zu großen Wert. Verwenden Sie für Arbeiten mit dieser Einheit die oben genannte physikalische Entsprechung.
Die Eingabe akzeptiert nur nichtnegative Werte; sie stellt also den Betrag des Feldes dar, nicht eine vorzeichenbehaftete Komponente oder eine vollständige Vektorrichtung. Eine Einheitenumrechnung kann das Feld um ein bestimmtes Objekt nicht bestimmen und räumliche Änderungen nicht berücksichtigen. Das angezeigte Ergebnis wird auf sechs Dezimalstellen gerundet; sehr kleine, von null verschiedene Ergebnisse können daher als null erscheinen. Behalten Sie bei Bedarf in Zwischenschritten mehr Genauigkeit bei.
Ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld sind unterschiedliche Größen, auch wenn beide in derselben Aufgabe auftreten. Verwenden Sie für magnetische Feldeinheiten den Umrechner für die magnetische Flussdichte, anstatt diese Einheiten wie elektrische Feldeinheiten zu behandeln.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechne ich die elektrische Feldstärke aus Spannung und Abstand?
Teilen Sie bei einem homogenen Feld die Spannungsdifferenz durch den in Feldrichtung gemessenen Abstand: \(E=|\Delta V|/d\). Beispielsweise ergibt 12 V über einem Abstand von 2 mm \(12/0.002=6{,}000\,\mathrm{V/m}\). Diese Abschätzung beschreibt kein Feld, das sich über den Abstand hinweg stark ändert, etwa in der Nähe einer Elektrodenkante.
Was ist eine normale oder sichere elektrische Feldstärke?
Es gibt keinen einzigen normalen oder sicheren Wert; die Antwort hängt davon ab, wo das Feld gemessen wird und ob es statisch ist oder sich zeitlich ändert. Trockene Luft überschlägt unter idealisierten Bedingungen oft bei etwa \(3\,\mathrm{MV/m}\), aber Luftfeuchtigkeit, Druck und Elektrodenform können diesen Wert verändern. Der Durchschlag von Luft ist kein Grenzwert für die Sicherheit von Personen.
Wie rechne ich MV/m oder kV/cm um, wenn diese Einheiten nicht aufgeführt sind?
Rechnen Sie über V/m. Multiplizieren Sie MV/m mit 1.000.000 oder kV/cm mit 100.000, um V/m zu erhalten; teilen Sie zur Rückumrechnung durch dieselbe Zahl. Beispielsweise ist \(0.5\,\mathrm{MV/m}=500{,}000\,\mathrm{V/m}=5\,\mathrm{kV/cm}\). Achten Sie sowohl auf das Spannungspräfix als auch auf die Längeneinheit: Ein übersehener Schritt von Zentimetern zu Metern führt zu einem Fehler um den Faktor 100.
Was bedeutet ein negativer elektrischer Feldwert?
Ein negativer Wert beschreibt die Richtung bezüglich einer gewählten Achse, keinen negativen Feldbetrag. Wenn rechts positiv ist, bedeutet \(-200\,\mathrm{V/m}\) ein Feld von \(200\,\mathrm{V/m}\), das nach links zeigt. Die Einheitenumrechnung ändert die Größe der Zahl, nicht ihre Richtung; behalten Sie das Minuszeichen getrennt, wenn Sie diesen Rechner für Beträge verwenden.
Erzeugt ein elektrisches Feld immer einen elektrischen Strom?
Nein. Ein elektrisches Feld kann in einem Isolator oder in einem offenen Stromkreis bestehen, ohne dass eine dauerhafte Ladungsbewegung fließt. Strom erfordert bewegliche Ladungen und einen verfügbaren Pfad, neben anderen Bedingungen. In einem leitenden Material kann ein angelegtes Feld einen Strom treiben, dessen Größe aber auch vom Material und der Geometrie abhängt; allein aus der Feldstärke lässt sich kein Strom in Ampere berechnen.
Ist das elektrische Feld im Inneren eines Leiters immer null?
Im Inneren eines idealen Leiters im elektrostatischen Gleichgewicht ist es null: Die Ladungen verteilen sich so um, bis das innere Feld sich aufhebt. Diese Regel gilt im Allgemeinen nicht für einen Leiter, der einen Gleichstrom führt. Ein Widerstandsdraht benötigt ein inneres elektrisches Feld, um Ladungen durch ihn zu treiben; klären Sie daher, ob die Situation elektrostatisch ist, bevor Sie von null ausgehen.