Kraftfelt

kraftfelt

område i rommet som har den egenskap at enkelte eller alle legemer som finnes i det blir påvirket av krefter med størrelse og retning bestemt av legemets plass og eventuelt orientering i rommet. F.eks. er rommet omkring en magnetpol et magnetisk kraftfelt fordi ethvert magnetisk legeme som bringes inn i dette rommet, blir utsatt for magnetiske krefter. På samme måte har vi et elektrisk kraftfelt omkring en elektrisk ladning fordi det vil virke tiltreknings- eller frastøtningskrefter på alle andre elektriske ladninger i området. Et annet eksempel er tyngdens kraftfelt, tyngdefeltet eller gravitasjonsfeltet, som omgir enhver masse, gir tyngdekraft på Jorden og styrer planetenes bevegelser. Kraftfeltene omkring nukleoner (atomkjernepartikler) er kompliserte. Linjer i rommet som tenkes trukket slik at tangentretningen overalt peker i kraftens retning, kalles kraftlinjer eller feltlinjer. Opprinnelsen til begrepet kraftfelt går tilbake til Isaac Newton og muligens enda tidligere, men selve ordet og de forestillinger man i dag knytter til det, ble utformet av M. Faraday, som studerte de magnetiske kraftlinjene som man kan få frem, f.eks. ved å drysse jernfilspon på en glassplate som ligger over polene på en magnet (se magnetisk felt). Jernfilsponen ordner seg da i lange kjeder, som strekker seg fra den ene magnetpolen til den andre og følger bestemte linjer. Faraday utvidet dette, idet han tenkte seg at kraftlinjene hele tiden er til stede som en egenskap, en struktur, i rommet. Jernfilsponen gjør dem bare synlige. På lignende måte kan man illustrere elektriske kraftlinjer med gipspulver el.l.

Faradays lære ble senere utformet matematisk, særlig av J. C. Maxwell. Matematisk karakteriseres kraftfelter ved en feltvektor. For et statisk felt er feltvektoren bare avhengig av koordinatene, men for dynamiske felter er feltvektoren også en funksjon av tiden. I den teoretiske behandling innføres ofte andre feltstørrelser, potensialer, som kraftfeltene kan avledes av. Betydningen av begrepet kraftfelt ligger på den ene side i at det er anskuelig og nært knyttet til det som er målbart, på den annen side i at det har vist seg vel egnet for matematisk behandling. Også i moderne fysiske teorier som generell relativitetsteori og kvantefysikk er kraftfeltene av grunnleggende betydning.