Feldlinie

Feldlinie, auch Feldlinien, bezeichnet in der Physik eine imaginäre Kurve im Raum, deren Tangente dem Feldvektor an jedem Punkt entspricht. Feldlinien dienen der Visualisierung von Vektorfeldern wie elektrischen, magnetischen, Gravitationsfeldern oder Strömungsfeldern. Ihre Dichte gibt oft die Feldstärke an.

Elektrische Feldlinien beginnen an positiven Ladungen oder im Unendlichen und enden an negativen Ladungen; Magnetfeldlinien bilden geschlossene Schleifen, da es magnetische Monopole bislang nicht gibt. In statischen Feldern stehen Feldlinien senkrecht zu Äquipotentiallinien; das Feld ist konservativ und F = -∇V für das entsprechende Potentialfeld.

Mathematisch lassen sich Feldlinien als Lösungen des Feldes definieren: dr/ds = F(r). Sie sind die Integrallinien des Vektorfeldes und bilden Tangentenvektoren an der Kurve. Allgemein schneiden sich Feldlinien nicht, sofern das Feld an dieser Stelle definiert und nicht singulär ist.

Historisch wurden Feldlinien von Michael Faraday als visuelles Hilfsmittel in der Elektrizität und Magnetostatik eingeführt; später fanden sie im Rahmen der Maxwellschen Theorie breite Anwendung. Heute dienen Feldlinien dazu, Richtung und relative Stärke von Feldern zu veranschaulichen und Felder in Grenzflächen, Materialien oder Strömungen besser zu verstehen.

Feldlinien sind ein Modell und kein physikalisches Objekt; sie liefern eine anschauliche Orientierung, ohne die Feinheiten des Feldes an jeder Stelle vollständig abzubilden. See also: Vektorfield, Potential, Äquipotentiallinie, Gauss'sche Gesetze.