Kraftfeld
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Kraftfelder sind ein fundamentales Konzept der Physik zur Beschreibung von Phänomenen wie Gravitation und Elektromagnetismus. Ein erweiterter Feldbegriff, der auf dem des klassischen Kraftfelds aufbaut, ist grundlegend für die moderne Physik, so die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenfeldtheorien in der Elementarteilchenphysik.
Abweichend hiervon wird der Begriff Kraftfeld auch in der Molekülphysik benutzt. In diesem Zusammenhang wird ein Satz vollständiger Kraftkonstanten eines Moleküls einschließlich aller Wechselwirkungskraftkonstanten Kraftfeld genannt.
[Bearbeiten] Kraftfelder in der klassischen Physik
Von einem Kraftfeld spricht man, wenn auf ein Testobjekt, im Fall des Gravitationsfeldes z. B. eine Testmasse, am Ort 
eine Kraft 
wirkt. Die Kraft ist eine ortsabhängige vektorielle Größe, also 
.
Wird das Testobjekt im Kraftfeld bewegt, so wird i.A. die Arbeit W verrichtet. Gilt darüberhinaus für alle geschlossenen Wege C
,
so wird das Kraftfeld als konservatives Kraftfeld bezeichnet, andernfalls als dissipativ. Das einfachste konservative Kraftfeld ist das homogene Feld mit 
mit dem konstanten Vektor 
. Zu einem konservativen Kraftfeld lässt sich ein skalares Potential 
definieren, so dass das Feld der negative Gradient des Potentials
ist. Beispiele für konservative Kraftfelder sind das Gravitationsfeld und das elektrische Feld.
Darüberhinaus gibt es in der Physik auch nicht-konservative Kraftfelder. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die magnetische Flussdichte 
. Erzeugt man durch einen stromdurchflossenen Ringleiter, so gilt für die Wege C, die den Leiter umschließen 
. Für die Flussdichte definiert man ein Vektorpotential 
, so dass
gilt. Das B-Feld heißt dann Wirbelfeld. Es ist quellenfrei. Im Gegensatz dazu sind konservative Felder, wie das elektrische Feld, Quellenfelder, die wirbelfrei sind.
