Elektrische Geräte erzeugen immer ein elektromagnetisches Feld und elektromagnetische Strahlung. Dies wird auch als “Elektrosmog” bezeichnet.

Was ist das überhaupt? Und was ist der Unterschied zwischen Feld und Strahlung? Fangen wir ganz vorne an. Was ist überhaupt Strahlung?

Strahlung

Strahlung bedeutet die Ausbreitung von Teilchen oder Wellen. (Strahlung hat immer Eigenschaften von Teilchen und Wellen, dies nennt man Welle-Teilchen-Dualismus, aber das kann man sich so schlecht vorstellen.)

Strahlung bedeutet außerdem Transport von Energie.

Exkurs Wasserstrahl: Dem deutschen Wort “Strahl” folgend könnte man auch eine körperliche Ausbreitung von zusammenhängenden, massebehafteten Gebilden wie z.B. den Wasserstrahl als Bedeutung des Wortes Strahlung nennen. In den romanischen Sprachen sowie im Englischen besteht diese Doppeldeutigkeit nicht. Stattdessen existieren verschiedene Begriffe die auf Deutsch mit “Strahl” übersetzt werden können, z.B. Engl. ray / beam / jet; Fr.: rayon / faisceau / jet; Sp.: rayo / haz /  chorro. Auch im Deutschen versteht man üblicherweise unter dem Begriff der Strahlung aber nicht den Transport makroskopischer Materie, sondern vielmehr elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung.

Elektromagnetische Strahlung hat viele Formen. Dazu gehören Langwellen, Radiowellen, Mikrowellen einschließlich WLAN, Handy, Funkmäuse, Bluetooth usw., Wärmestrahlung, sichtbares Licht, UV-Strahlen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung wird üblicherweise nach seiner Wellenlänge näher beschrieben.

Eine weitere Unterscheidung ist die sogenannte “Ionisierung”. Es gibt ionisiernde Strahlung und nicht ionisierende Strahlung. Ionisierende Strahlung hat so viel Energie, dass sie Elektronen aus Atomen oder Molekülen entfernen kann. Zurück bleiben positiv geladene Atom- oder Molekülreste (Ionen). Strahlung, die dafür zu schwach ist, nennt man nicht ionisierende Strahlung. Radioaktive Stoffe haben die Fähigkeit, ionisierende Strahlung auszusenden. Radioaktive Strahlung und ionisierende Strahlung wird im Sprachgebrauch oft gleichgesetzt.

Ebenfalls in den Bereich der Strahlung fällt die Teilchenstrahlung. Nennenswert sind: Alphastrahlung (Helium-4-Atomkern wird ausgesendet), Betastrahlung (Elektronen oder Positronen werden ausgesendet) und Neutronenstrahlung (Neutronen werden ausgesendet). Diese Strahlungsarten fallen in den Bereich der ionisierenden Strahlung, jedoch nicht unter die elektromagnetische Strahlung, und werden darum hier nicht weiter betrachtet.

Die Gammastrahlung liegt in der Schnittmenge der ionisierenden Strahlung und der elektromagnetischen Strahlung. Streng genommen wird auch hier ein Teilchen ausgesendet – ein Photon – welches aber keine Masse besitzt, und definierendes Element des Welle-Teilchen Dualismus ist.

Strahlung	Nicht ionisierend	Ionisierend
Elektromagnetische Strahlung	Röntgenstrahlung, UV, Licht, Infrarot, Terahertzstrahlung, Mikrowellen, Rundfunk, Wechselstrom	Gammastrahlung
Teilchenstrahlung	—	Alphastrahlung, Betastrahlung, Neutronenstrahlung

Die Intensität einer elektromagnetischen Strahlung kann auf verschiedene Weisen bestimmt werden. Oft wird anstatt der Strahlung das Feld gemessen, siehe nächstes Kapitel – die beiden Ausprägungen sind eng aneinander gekoppelt. Die Messung der Intensität einer Strahlungen wird als Radiometrie bezeichnet. Die zentrale Messeinheit ist “Watt”, die Leistung, welche in verschiedenen Bezügen und Abwandlungen angegeben werden kann, um bestimmte Eigenschaften der Strahlung näher zu beschreiben. Beispielsweise beschreibt der “Strahlungsfluss” in Watt die gesamte Energiemenge, die pro Zeiteinheit von elektromagnetischen Wellen transportiert wird. Die Energiemenge kann auch auf bestimmte Raumwinkel  (“Strahlstärke”), oder Flächen (“Bestrahlungsstärke”, “Spezifische Ausstrahlung”, “Strahldichte”) bezogen werden – in jedem Fall bleibt die Leistung in Watt das wesentliche Elemente der Beschreibung. Dem Verbraucher ist evtl. eine Ausprägung der Sendeleistung aus der heimischen WLAN Anlage bekannt: Die Stärke des Funksignals in dBm . Dies steht für Dezibel Milliwatt und vergleicht die Sendeleistung auf einer logarithmischen Skala mit der Bezugsgröße 1 Milliwatt. Wenn bei einem Empfänger eine Signalstärke von z.B. -50 dBm angezeigt wird, dann bedeutet dies eine Leistung von 0,00001 mW, oder 0,01 µW, die bei der empfangenden Antenne ankommt. (Formel: P_(mW) = 1mW ⋅ 10^(P(dBm)^{/ 10)}). Drei Dezibel mehr bedeuten ungefähr eine verdopplung der Leistung.

Bezogen auf die Messung der Stärke des sichtbaren Lichtes spricht man von der Photometrie, die zahlreiche analoge Messgrößen wie Lux, Candela und Lumen vorhält.

Felder

Ein elektromagnetisches Feld beschreibt die räumliche Verteilung einer Kraftwirkung, die auf elektrische Ladungen und Ströme ausgeübt werden kann.

Es gibt elektrische Felder und magnetische Felder. Felder können erzeugt werden z.B. in einem sogenannten Schwingkreis, in welchem wechselweise magnetische und elektrische Felder entstehen.

Die Stärke eines elektrischen Feldes kann in der Einheit “Volt pro Meter (V/m)” gemessen werden (elektrische Feldstärke bzw. Flußdichte). Beobachtung: Die Spannung (Das Potential) verändert sich mit dem Abstand von der Quelle des Feldes.

Die Stärke eines magnetischen Feldes kann in der Einheit “Tesla (T)” gemessen werden (magnetische Feldstärke bzw. Flußdichte; 1 T = 1 V s / m^2). Beobachtung: In einem Magnetfeld wird eine Kraft auf ein bewegtes, elektrisch geladenes Teilchen ausgeübt, oder auf einen stromdurchflossenen Leiter.

Messgeräte, die die Stärke einer elektromagnetische Strahlung bestimmen, messen üblicherweise die Feldstärke des elektrischen und/oder magnetischen Feldes.

Felder sind sogenannte “Vektoren” – sie haben sowohl eine Stärke, als auch eine Richtung.

Diese Definitionen wurden indirekt erforscht und bestimmt, über ihre messbaren Auswirkungen einer Kraft auf bewegte geladene Teilchen oder Stromflüsse innerhalb eines Feldes.

Felder können auch als Wechselfelder auftreten. Dann haben sie neben ihrer Stärke und Richtung auch eine Frequenz. Man unterscheidet – genau wie bei der Strahlung – nach der Frequenz in niederfrequente Felder und hochfrequente Felder.

Felder, die nicht als Wechselfelder auftreten, nennt man statische Felder. Statische elektrische Felder können durch ein “Potential” beschrieben werden – der Ladungsunterschied ruhender Ladungen. Statische magnetische Felder werden durch Permanentmagneten erzeugt.

Wie unterscheiden sich nun elektromagnetische Strahlung und elektromagnetische Felder voneinander?

Strahlung und Felder treten typischerweise gemeinsam auf, und werden durch dieselben Mechanismen erzeugt. Die Unterscheidung zwischen Strahlung und Feld bezieht sich auf die Wirkung:

• Felder erzeugen eine Kraft in einem Raum.
• Strahlungen übertragen Energie.

Werden elektromagnetische Strahlungen und elektromagnetische Felder immer gleichzeitig erzeugt? Z.B. strahlt ein Feuer Wäme und Licht aus. Beides kann man mit menschlichen Sinnen beobachten. Liegt aber ein elektromagnetisches Feld vor? –  Ja! Die Strahlung selbst, als elektromagnetische Welle, besteht aus einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld, welche senkrecht aufeinander stehen und eine bestimmte Wellenlänge haben, bzw. mit einer bestimmten Frequenz auf- und ab schwingen.

Wie wird als Ergebnis der chemischen Reaktion der Verbrennung genau die elektromagnetische Welle erzeugt? – Spontane Emission bei der Verringerung der Energie eines Atoms oder Moleküls.

In welchen Fällen besteht ein Zusammenhang zwischen Strahlung und Feld, in welchen Fällen nicht, und warum? – Der Zusammenhang besteht in der Natur der elektromagnetischen Welle grundsätzlich.

Wie kann man die Feldstärke des elektrischen Feldes des Lichtstrahls eines Lagerfeuers messen?