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==Magnetismus und elektrisches Feld==

==Magnetismus und elektrisches Feld==

Da elektrische Ströme, die z.B. in Stromkabeln fließen, ebenso ein Magnetfeld um sich herum aufbauen, kann man deren Magnetfeld natürlich auch mit (stabförmigen) Magneten nachweisen. Man kann bekanntlich nicht nur mit Eisenfeilspänen die Feldlinien demonstrieren, sondern man kann ganz einfach mit einer Kompassnadel die Feldlinien, die um ein stromdurchflossenes Kabel entstehen, nachfahren. Magnetischen Feldlinien sind stets geschlossen und umschlingen die stromführende Quelle, die das Magnetfeld erzeugt. Je nach Art des stromführenden Leiters sieht das Feld ein wenig anders aus.

Da elektrische Ströme, die z.B. in Stromkabeln fließen, ebenso ein Magnetfeld um sich herum aufbauen, kann man deren Magnetfeld natürlich auch mit (stabförmigen) Magneten nachweisen. Man kann bekanntlich nicht nur mit Eisenfeilspänen die Feldlinien demonstrieren, sondern man kann ganz einfach mit einer Kompassnadel die Feldlinien, die um ein stromdurchflossenes Kabel entstehen, nachfahren. Magnetischen Feldlinien sind stets geschlossen und umschlingen die stromführende Quelle, die das Magnetfeld erzeugt. Je nach Art des stromführenden Leiters sieht das Feld ein wenig anders aus. Im Inneren einer langen, geraden und von elektrischem Strom durchflossenen Spule herrscht ein annähernd homogenes Magnetfeld, d.h. es liegen parallele Feldlinien vor, was eine räumlich konstante magnetische Felddichte bedeutet. Außerhalb der Spule wird das magnetische Feld inhomogen und sehr schnell schwächer.

 

Diese Abbildung zeigt die Feldlinien in der Umgebung einer langen, geraden und von elektrischem Strom durchflossenen Spule. Im Inneren dieser Spule herrscht ein annähernd homogenes Magnetfeld, d.h. es liegen parallele Feldlinien vor, was eine räumlich konstante magnetische Felddichte bedeutet. Außerhalb der Spule (illustriert durch die immer größeren Abständen zwischen den einzelnen Feldlinien) wird das magnetische Feld inhomogen und sehr schnell schwächer.

Dieses Dipol-Feld – also ein Feld mit magnetischem Nord- und Südpol – verliert seine Dichte mit der dritten Potenz des Abstandes zur Spule. Wenn man den Abstand von der Spule also z.B. verzehnfacht, ist das Magnetfeld nur noch 1/1.000stel so stark.

Dieses Dipol-Feld – also ein Feld mit magnetischem Nord- und Südpol – verliert seine Dichte mit der dritten Potenz des Abstandes zur Spule. Wenn man den Abstand von der Spule also z.B. verzehnfacht, ist das Magnetfeld nur noch 1/1.000stel so stark.

* der Länge L, gemessen in Meter,

* der Länge L, gemessen in Meter,

* der Stromstärke I, gemessen in Ampere (A)

* der Stromstärke I, gemessen in Ampere (A)

* und der sog. magnetischen Induktionskonstante µ₀ (= 4 π * 10^-7 Vs/Am).

* und der sog. magnetischen Feldkonstante µ₀ (= 4 π * 10^-7 Vs/Am).

Möchte man beispielsweise die Stromstärke berechnen, die notwendig wäre, um im Inneren einer 10 cm langen Spule (L = 0,1 m) mit N = 1000 Windungen ein Magnetfeld mit der Stärke des Erdmagnetfeldes (magnetische Induktion B ≈ 10^-4 Tesla) zu erzeugen, so würde man wie folgt rechnen:

Magnetfelder werden häufig statt mit der magnetischen Feldstärke H (Einheit A/m) durch die magnetische Induktion

B = µ₀H charakterisiert, mit der Einheit Tesla (1 T = 1 Vs/m²). Für die stromdurchflossene Spule gilt die Beziehung

I  =  B * L / (N * µ₀)  =  10^-4 Tesla * 0.1 m / (1000 * 4 π * 10^-7 Vs/Am)  =  8 mA.

I  =  B * L / (N * µ₀)  

Man kann also mit vergleichsweise niedrigem Energieaufwand Magnetfelder erzeugen. Es stellt sich die Frage, ob und in welcher Weise Magnetfelder im menschlichen Organismus von Bedeutung sind.

Möchte man beispielsweise die Stromstärke berechnen, die notwendig wäre, um im Inneren einer 10 cm langen Spule mit 1000 Windungen ein Magnetfeld mit der Stärke des Erdmagnetfeldes (B ≈ 10^-4 T) zu erzeugen, so erhält man nach dieser Formel eine Stromstärke von rund 8 mA. Man kann also mit vergleichsweise niedrigem Energieaufwand Magnetfelder erzeugen. Es stellt sich die Frage, ob und in welcher Weise Magnetfelder im menschlichen Organismus von Bedeutung sind.

==Hat der Mensch ein "Biofeld"?==

==Hat der Mensch ein "Biofeld"?==

Aus diesem Pumpvorgang resultiert eine intrazelluläre Kaliumionenkonzentration, die 30 mal höher ist als die extrazelluläre Konzentration, eine intrazelluläre Natriumkonzentration, die nur 1/10tel der extrazellulären Konzentration beträgt und eine intrazelluläre Chlorionenkonzentration, die nur 1/30tel der extrazellulären Konzentration beträgt (siehe Tabelle).

Aus diesem Pumpvorgang resultiert eine intrazelluläre Kaliumionenkonzentration, die 30 mal höher ist als die extrazelluläre Konzentration, eine intrazelluläre Natriumkonzentration, die nur 1/10tel der extrazellulären Konzentration beträgt und eine intrazelluläre Chlorionenkonzentration, die nur 1/30tel der extrazellulären Konzentration beträgt (siehe Tabelle).

Ionenart Konz. in der Zelle Konz. außerhalb der Zelle

Kalium-Ionen 120-150 mmol/l 4-5 mmol/l

|align=center|Ionenart||align=center|Konzentration in der Zelle||align=center|Konzentration außerhalb der Zelle

Natrium-Ionen 5-15 mmol/l 140-150 mmol/l

Chlorid-Ionen 4-5 mmol/l 120-150 mmol/l

|align=center|Kalium-Ionen||align=center|120-150 mmol/l||align=center|4-5 mmol/l

|align=center|Natrium-Ionen||align=center|5-15 mmol/l||align=center|140-150 mmol/l

|align=center|Chlorid-Ionen||align=center|4-5 mmol/l||align=center|120-150 mmol/l

Auf diese Weise entsteht nicht nur ein erhebliches Konzentrationsgefälle, sondern auch eine elektrische Spannung. Gemeinsam mit nicht bewegungsfähigen, ebenfalls negativ geladenen Proteinen, die sich im Zellinneren befinden, ergibt sich aufgrund der Ladungsverschiebung der gepumpten Ionen zwischen Zelläußerem und Zellinneren ein sog. Ruhepotential. Sticht man eine Messelektrode in das Innere der Zelle und legt man eine zweite Elektrode an die Außenseite der Zellwand an, ergibt sich bei 37 Grad Celsius ein elektrisches Potential von -70 mV bis -90 mV. Der negative Pol dieser Potentialdifferenz liegt im Nerveninneren, der positive Pol liegt außen.

Auf diese Weise entsteht nicht nur ein erhebliches Konzentrationsgefälle, sondern auch eine elektrische Spannung. Gemeinsam mit nicht bewegungsfähigen, ebenfalls negativ geladenen Proteinen, die sich im Zellinneren befinden, ergibt sich aufgrund der Ladungsverschiebung der gepumpten Ionen zwischen Zelläußerem und Zellinneren ein sog. Ruhepotential. Sticht man eine Messelektrode in das Innere der Zelle und legt man eine zweite Elektrode an die Außenseite der Zellwand an, ergibt sich bei 37 Grad Celsius ein elektrisches Potential von -70 mV bis -90 mV. Der negative Pol dieser Potentialdifferenz liegt im Nerveninneren, der positive Pol liegt außen.