Abschnitt 2 - Physikalische Grundlagen
Diese BG-Information beschäftigt sich ausschließlich mit Feldern in einem Frequenzbereich von 0 Hz bis 300 GHz. Statische und niederfrequente Felder umfassen dabei den Frequenzbereich von 0 Hz bis 30 kHz. Oberhalb von 30 kHz erstreckt sich dann der so genannte Hochfrequenzbereich. Die international nicht einheitlich definierte Abgrenzung der Bereiche ist in Bild 2-1 dargestellt.
Bei elektromagnetischen Feldern lassen sich zwei Feldarten unterscheiden. Das elektrische Feld und das magnetische Feld. Das elektrische Feld tritt immer zwischen getrennten Ladungen (z.B. Batterie, Pole einer Steckdose) auf. Wie aus Bild 2-2 ersichtlich, verlaufen die Feldlinien des elektrischen Feldes vom Pluspol - wo sie ihren Anfang haben - zum Minuspol, wo sie enden.
Das magnetische Feld kommt immer dann vor, wenn elektrische Ladungen bewegt werden, also elektrischer Strom fließt. Die Feldlinien des magnetischen Feldes sind kreisförmig, in sich geschlossen und bilden sich in Ebenen senkrecht zur Stromrichtung eines stromdurchflossenen Leiters aus (Bild 2-3).
Bild 2-1:
Frequenzbereiche von 0 Hz bis 300 GHz(Abgrenzung international nicht einheitlich definiert)
| Frequenzbereich | Wellenlänge | Internationale Bezeichnung | |||
|---|---|---|---|---|---|
| von | bis | von | bis | ||
| Niederfrequenz(NF) | 0 Hz | 30 Hz | über 100 km | Sub ELF | |
| 30 Hz | 300 Hz | ELF (Extremly Low Frequency) | |||
| 300 Hz | 3 kHz | VF (Voice Frequency) | |||
| 3 kHz | 30 kHz | 100 km | 10 km | VFL (Very Low Frequency) | |
| Hochfrequenz(HF) | 30 kHz | 300 kHz | 10 km | 1 km | LF (Low Frequency) |
| 300 kHz | 3 MHz | 1000 m | 100 m | MF (Medium Frequency) | |
| 3 MHz | 30 MHz | 100 m | 10 m | HF (High Frequency) | |
| 30 MHz | 300 MHz | 10 m | 1 m | VHF (Very High Frequency) | |
| 300 MHz | 3 GHz | 1 m | 0,1 m | UHF (Ultra High Frequency) | |
| 3 GHz | 30 GHz | 10 cm | 1 cm | SHF (Super High Frequency) | |
| 30 GHz | 300 GHz | 10 mm | 1 mm | EHF (Extremly High Frequency) | |
Bild 2-2: Feldlinien des elektrischen Feldes
Bild 2-3: Feldlinien des magnetischen Feldes
In niederfrequenten Feldern können aufgrund der physikalischen Gegebenheiten das elektrische und magnetische Feld getrennt voneinander betrachtet werden. Dies hat zur Konsequenz, dass die Spannung U maßgebend für das elektrische Feld und der Strom I maßgebend für das magnetische Feld ist. Die jeweilige Feldstärke verhält sich proportional zur auftretenden Spannung bzw. Stromstärke.
Maß für das elektrische Feld ist die elektrische Feldstärke E [V/m]. Das magnetische Feld wird durch die magnetische Flussdichte (Induktion) B [T = Tesla] beschrieben. Für Felder oberhalb von 30 kHz gelten diese Bedingungen immer weniger.
Hier bedingt jede Änderung des elektrischen Feldes ein Magnetfeld sowie jede Änderung des Magnetfeldes die Erzeugung eines elektrischen Feldes.
Im Gegensatz zu niederfrequenten Feldern können sich hochfrequente Felder von ihrer Quelle ablösen, weshalb man dann von der Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung spricht.