Feldlinie

Eine Feldlinie (oder Kraftlinie) ist in der Physik eine gedachte oder gezeichnete Linie (i. A. gekrümmt), welche die von einem physikalischen Feld auf einen Probekörper ausgeübte Kraft veranschaulicht. Die an eine Feldlinie gelegte Tangente gibt die Kraftrichtung im jeweiligen Berührungspunkt an; die Dichte der Feldlinien gibt die Stärke des Feldes an.

Beispiele

• Gravitationsfeldlinien veranschaulichen die Schwerkraft auf eine Probemasse. Auf der Erde – im Erdschwerefeld – sind diese Feldlinien praktisch Geraden, die Lotlinien oder Vertikalen, die man durch ein Schnurlot sichtbar machen kann.
• Elektrische Feldlinien veranschaulichen die Coulombkraft auf elektrische Probeladungen. Sie beginnen auf positiven Ladungen und enden auf negativen Ladungen (oder jeweils in der Unendlichkeit).
• Feldlinien der magnetischen Flussdichte veranschaulichen die magnetischen Kräfte auf Magnetpole. Ihre Richtung wurde so vereinbart, dass sie am Nordpol eines Magneten aus diesem aus- und am Südpol in ihn eintreten. Allgemein zeigen sie stets in die Richtung, in die der Nordpol einer frei drehbaren Kompassnadel zeigt. Magnetische Dipole (z. B. Kompassnadeln) richten sich entlang den Feldlinien aus, da der eine Pol eine Kraft in Feldrichtung erfährt und der andere Pol eine Kraft in entgegengesetzter Richtung. Die verbreitete Darstellung, dass Magnetfeldlinien in sich geschlossen seien, gilt in vielen idealisierten und symmetrischen Fällen, so z.B. bei einem idealen Stabmagneten oder einer idealen Spule, aber nicht im allgemeinsten Fall.

Die Gestalt und Dichte von magnetischen und elektrischen Feldlinien lassen sich mittels einfacher Demonstrationsexperimente sichtbar machen: Eisen wird – wie alle ferromagnetischen Materialien – durch ein Magnetfeld magnetisiert. Daher lagern Eisenspäne, z. B. auf einem Blatt Papier, sich aneinander an und bilden Ketten entlang der magnetischen Feldlinien. Ganz ähnlich wirkt das elektrische Feld auf Grießkörner in einer zähen, dielektrischen Flüssigkeit wie beispielsweise Rizinusöl. Die Körner werden durch das Feld elektrisch polarisiert und ordnen sich daher entlang der elektrischen Feldlinien an.