Kraftfeld

Ein Kraftfeld im physikalischen Sinne ist ein Raumbereich, in dem auf einen Probekörper eine ortsabhängige Kraft ${\vec {F}}$ wirkt, die ihrerseits durch Betrag, Richtung und Orientierung beschrieben wird. Mathematisch handelt es sich also um eine ortsabhängige vektorielle Größe bzw. vektorielle Ortsfunktion, geschrieben ${\vec {F}}={\vec {F}}({\vec {r}})$ . Der Schnitt eines solchen Vektorfeldes mit einer Ebene kann mit Hilfe von Feldlinien bildlich dargestellt werden.

Aus einem elektrischen Feld erhält man durch Multiplikation mit der elektrischen Ladung des Probekörpers ein Kraftfeld, ebenso wie aus einem Gravitationsfeld durch Multiplikation mit der Masse des Probekörpers das entsprechende Kraftfeld der Gravitation. Magnetische Ladungen gibt es dagegen nicht. Geeignete Probekörper für ein Magnetfeld sind ein magnetischer Dipol oder eine bewegte elektrische Ladung.

Wird der Probekörper im Kraftfeld entlang eines Weges s von A nach B bewegt, wird dabei die Arbeit

$W=\int _{A}^{B}{\vec {F}}({\vec {r}})\cdot \mathrm {d} {\vec {r}}$

verrichtet. Wird es entlang eines anderen Weges s' wieder von B zurück nach A bewegt, ist die dabei verrichtete Arbeit W' für konservative Kraftfelder gleich -W, kann aber für Kraftfelder, die wie das Magnetfeld kein Gradient eines Potentials sind, davon abweichen.

Im einfachsten Fall ist das Kraftfeld homogen, die Kraft also an allen Orten gleich. Dies stellt eine Idealisierung dar, die zum Beispiel für das Gravitationsfeld in der Nähe der Erdoberfläche, oder das elektrische Feld zwischen zwei Kondensatorplatten eine sinnvolle Näherung ist.