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Physikalische Grundlagen

Elektrische und magnetische Kräfte gehören zu den "Elementarkräften der Natur". Sie gehen von ruhenden oder bewegten elektrischen Ladungen aus und lassen sich durch sie umgebende "Felder" veranschaulichen.

Elektrische Felder treten in unserer Alltagsumwelt dort auf, wo elektrische Ladungen räumlich getrennt vorliegen, z.B. in der Umgebung eines mehradrigen Stromleiters, an dem eine elektrische Spannung anliegt. Magnetische Felder treten dort auf, wo elektrische Ströme fließen, z.B. im Umfeld einer stromführenden Leitung. Entsprechende Felder sind zeitlich konstant, d.h. Gleichfelder. Wenn sich die das Feld verursachende Spannung bzw. der Strom zeitlich ändern, wie z.B. im Falle der elektrischen Energieversorgung, ändern sich das elektrische bzw. das magnetische Feld in gleicher Weise, es entstehen Wechselfelder. Diese sind durch den Takt ihrer zeitlichen Änderung, d.h. ihre Frequenz 1, gekennzeichnet. Felder mit Frequenzen unterhalb 30 kHz werden im Immissionsschutz als niederfrequent, Felder mit Frequenzen ab 30 kHz bis zu 300 GHz werden als hochfrequent bezeichnet.

Hochfrequente Felder können sich von der verursachenden Quelle (Antenne) ablösen und frei im Raum ausbreiten. Ab einem gewissen Abstand von der Quelle, im sogenannten Fernfeld, treten das elektrische und das magnetische Feld gekoppelt auf, und man spricht von einer elektromagnetischen Welle.

EMF

Der Begriff der elektromagnetischen Felder (EMF) wird im Immissionsschutz übergreifend für elektrische Felder, magnetische Felder bzw. elektromagnetische Wellen innerhalb des Frequenzbereichs zwischen 0 Hz und 300 GHz verwendet. Elektromagnetische Felder können als "Nebenerscheinung" auftreten, z.B. beim Energietransport im Stromnetz, oder gezielt eingesetzt werden, z.B. im Rahmen von Funkdiensten. Da sie nicht in der Lage sind, den elektrischen Ladungszustand von Molekülen in Materie zu verändern, d.h. Moleküle zu ionisieren, werden sie häufig auch zur nichtionisierenden Strahlung gerechnet. Die Stärke der Felder 2 wird durch die elektrische Feldstärke und die magnetische Feldstärke widergegeben; bei niederfrequenten Magnetfeldern wird häufig auch die magnetische Flussdichte und bei hochfrequenten elektromagnetischen Feldern die Leistungsflussdichte als Produkt der elektrischen und magnetischen Feldstärke angegeben.

Elektromagnetische Felder haben ihre größte Stärke am Ort ihrer Entstehung, d.h. unmittelbar an der Quelle, z.B. einer Stromleitung oder einer Sendeantenne. Mit dem Abstand nehmen sie typischerweise schnell in ihrer Stärke ab.

 

1Die Frequenz als Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird in der Maßeinheit "Hertz", abgekürzt "Hz", angegeben. Kilohertz (kHz) = 1000 Hertz, Megahertz (MHz) = 1 Million Hertz, Gigahertz = 1 Milliarde Hertz.
2Die Maßeinheit der elektrischen Feldstärke ist "Volt pro Meter", abgekürzt "V/m", die der magnetischen Feldstärke "Ampere pro Meter", abgekürzt "A/m". Die magnetische Flussdichte wird in "Mikrotesla", abgekürzt "µT" angegeben. Die Leistungsflussdichte hat die Maßeinheit "Watt pro Quadratmeter", abgekürzt "W/m2".