Hallo, Ich möchte gern den Unterschied zwischen D und E feld wissen. Dank
Das E Feld ist das elektrische Feld und das D Feld ist das Verschiebungsfeld. Beides sind Vektorfelder. Im Vakuum sind beide identisch. In einem normalen, isotropen Dielektrikum wird das DFeld um das Epsilon (Dielektrizitaetskonstante) ueberhoeht, quasi gesammelt. In einem beliebigen dieletrikum kann die Dielektrizitaetskonstante ein Tensor sein, was bedeutet dass D und E nicht mehr parallel sein muessen.
Das E Feld ist das FELD Intensität und das D Feld das Feld Densität
Interessant waere noch das Verhalten an Stossstellen, welches der beiden Felder ist stetig in der einen oder anderen Komponente. Das geht aber aus Maxwell hervor. Man muss es sich einfach mal in Ruhe ueberlegen.
Hallo > Hallo, > Ich möchte gern den Unterschied zwischen D und E feld wissen. > Dank das E-Feld berücksichtigt die Wirkungen aller Ladungen, während das D-Feld ausschließlich die Wirkung der freien Ladungen berücksichtigt. Bsp: In einem Kondensator mit Dielektrikum berechnet sich - das D-Feld aus den Ladungen an den Kondensatorplatten - das E-FEld aus den Ladungen an den Kondensatorplatten und den im Dielektrikum vorhandenen Ladungen Gruß, Michael
> ... die Wirkung der freien Ladungen ...
Was sind denn dann "unfreie" Ladungen ???
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Beispiel:
Plattenkondensator ohne Dielektrikum, Annahme homogenes E- bzw. D-Feld
zwischen den Platten:
Sowohl auf den Platten als auch auf einer parallelen Fläche dazwischen
( im Vakuum ! ), wird überall die gleiche Ladung
Q=CU^2/2 mit C=ε(0)*ε(r)*A/d
verschoben.
Ist ε(r)>1 , wird bei gleicher Spannung natürlich mehr Ladung
verschoben, aber wiederum an jeder Stelle des Kondensators.
Das gilt selbstverständlich auch dann, wenn das Dielektrikum geschichtet
ist.
Hallo,
> Was sind denn dann "unfreie" Ladungen ???
mit allen Ladungen meine ich:
- die Ladung der Atomrümpfe in der metallischen Platte des
Plattenkondensators
- die Ladung der Atomhülle (Elektronen)
- alle Ladungen des Dielektrikums
Gesamtladungen
Wenn ich die Felder dieser Ladungen zusammenrechne, so müßte das
Gesamtfeld im Kondensator herauskommen.
Bei dieser Vorstellung treten gewisse Probleme auf, da sich die Ladungen
im Atom quantenmechanisch (mikroskopisch) verhalten, während die
Maxwellgleichungen eine rein makroskopische Theorie ist. Das ist jedoch
hier nicht das Thema. Denn was man zur Feldberechnung des D-Feldes im
Kondensator normalerweise macht, ist etwas ganz Anderes.
Berechnung des D-Feldes
Um das D-Feld zu berechnen, ermittelt man ausschließlich den
Ladungsüberschuß auf jeder Platte und berücksichtigt die Ladungen im
Dielektrikum überhaupt nicht.
Das D-Feld entsteht also ausschließlich durch den Überschuß an freien
Ladungen auf jeder Platte (d. h. die "freien" Elektronen im
Elektronengas; vielleicht ist "frei" nicht ausreichend, sondern man muß
über die "überschüssigen freien" Ladungen sprechen). Es berücksichtigt
die Verschiebung der inneratomaren Ladungen im Dielektrikum nicht und
ist insofern materialunabhängig.
Vom D-Feld zum E-Feld
Vom D-Feld kommt man zum E-Feld über zwei Annahmen:
1) die Feldwirkung der gebundenen Ladungen (Atomrumpf + Hüllelektronen)
im Metall kompensieren einander
2) die Feldwirkung der Ladungsverschiebung im Dielektrikum läßt sich
durch einen Faktor epsilon_r beschreiben.
Freundliche Grüße,
Michael Lenz
@Michael Lenz lass mich raten, Du hast Physik studiert ? genau so lernt man es und damit es es auch vollkommen klar was Unterscheid zwischen D und E ist -->Das E Feld ist das elektrische Feld und das D Feld ist das Verschiebungsfeld, darunter kann sich der Fragesteller sicher erst recht nix vorstellen ;) Gruß Tom
Jedenfalls hat der Vektor E die Dimension von Spannung pro Länge ( Einheit z.B. V/m ) und der Vektor D die Dimension von Ladung pro Fläche ( z.B. in As/m² ). > Vom D-Feld kommt man zum E-Feld über zwei Annahmen: > 1) ... > 2) die Feldwirkung der Ladungsverschiebung im Dielektrikum läßt sich > durch einen Faktor epsilon_r beschreiben. Da auch im Plattenkondensator mit Vakuum als "Dielektrikum", also mit epsilon_r=1 ein E-Feld herrscht, gibt es also auch im leeren Raum eine Ladungsverschiebung, offenbar in diesem Fall von gar nicht vorhandenen, also fehlenden Ladungen ?!
>lass mich raten, Du hast Physik studiert ?
Na, bei diesem Nachnahmen...
Befindet sich in einem aufgeladenen Plattenkondensator ein Dielektrikum,
wird durch Polarisation im Dielektrikum ein Gegenfeld erzeugt, das das
von außen angelegte Feld schwächt. Das von außen angelegte Feld ist das
D-Feld und wird von allen Ladungen auf den Kondensatorplatten erzeugt.
Das geschwächte Feld im Inneren des Dielektrikum dagegen ist das E-Feld.
Es gilt:
D = epsilon_r x epsilon_0 x E = epsilon_0 x E + P
D, E und P sind Vektoren, P ist die dielektrische Polarisation des
Dielektrikum.
Kai Klaas
> Da auch im Plattenkondensator mit Vakuum als "Dielektrikum", also mit > epsilon_r=1 ein E-Feld herrscht, gibt es also auch im leeren Raum eine > Ladungsverschiebung, offenbar in diesem Fall von gar nicht vorhandenen, > also fehlenden Ladungen ?! Hallo Pasewalker, es existiert im Vakuum ein Strom; die Ladungen fehlen hingegen. Es handelt sich dabei um den sogenannten Verschiebestrom. Der Verschiebestrom schließt den Stromkreis im Bereich zwischen den Platten des Kondensators. Verschiebestrom = zeitliche Ableitung des D-Feldes mal Querschnittsfläche
Der Verschiebestrom tritt in den Maxwellgleichungen (Durchflutungssatz) gleichberechtigt mit den Leiterströmen auf. Er erzeugt somit auch ein H-Feld.
Die wesentliche Eigenschaft des Verschiebestromes besteht darin, daß er auch auftreten kann, wenn sich gar keine Ladungen mehr in der Nähe befinden. Wenn man elektromagnetische Wellen mit einer Antenne abstrahlt, so befinden sich in der Antenne zwar schon noch Ladungen. Doch nachdem die Welle sich von der Antenne gelöst hat und sich von ihr wegbewegt, spielen diese Ladungen für das weitere Geschehen keine Rolle mehr. In der Welle passiert folgendes: 1) B-Änderungen erzeugen E-Felder (Induktionsgesetz) 2) E-Felder gehen mit D-Feldern einher (epsilon_r) 3) D-Änderungen erzeugen H-Felder (Durchflutungsgesetz) 4) H-Felder gehen mit B-Feldern einher (µ_r) 5) weiter mit 1 Der Unterschied zwischen B- und H-Feldern ist ganz ähnlich wie zwischen D- und E-Feldern. B-Felder berücksichtigen alle Ströme (also auch die inneratomaren Ströme), H-Felder enthalten nur freie Ströme. Für elektrotechnische Überlegungen ist es wichtig zu wissen, welche elektrischen Größen zu welchen magnetischen Größen gehören. Beim Transformator mit nichtlinearem Kern macht man sich beispielsweise vieles einfacher, wenn man von Anfang an berücksichtigt: u gehört zur Flußdichte (B-Feld) i gehört zur Feldstärke (H-Feld) Die Größen Induktivität L bzw. Gegeninduktivität M stammen aus Überlegungen, bei denen man die Materialgleichungen (B=µH u. ä.) schon mit eingerechnet hat. Freundliche Grüße Michael Lenz
> Das von außen angelegte Feld ist das > D-Feld und wird von allen Ladungen auf den Kondensatorplatten erzeugt. > Das geschwächte Feld im Inneren des Dielektrikum dagegen ist das E-Feld. Jetzt bin ich total verwirrt... Also nimmt bei konstanter elektrischer Erregung D und steigenden Werten von εr die elektrische Feldstärke E ab. Aber ich dachte immer ein hohes εr führt dazu, daß das Feld sich stärker im Dielektrikum konzentriert, quasi gebündelt wird. Demnach müßte sich die elektrische Feldstärke im Dielektrikum mit steigendem er erhöhen. Und wieso steigt die Kapazität eines Kondensators mit steigendem er, wenn doch die elektrische Feldstärke abnimmt ?
>Jetzt bin ich total verwirrt...
Hälst du die Spannung am Kondensator konstant, bliebt beim Einbringen
des Dielektrikums das E-Feld unverändert, aber das D-Feld wird größer.
Das geht aber nur, wenn zusätzliche Ladungen auf die Kondensatorplatten
fließen. Wegen C = Q / U erhöht sich daher die Kapazität des
Kondensators.
Kai Klaas
>lass mich raten, Du hast Physik studiert ?
Diese Felder im Allgemeinen werden schwierig ohne Physikstudium. Dh,
ohne sollte man sich besser an Elemente halten, die diese
Funktionalitaet beinhalten, in diesem Fall einen Kondensator. Der ist
was er ist, und macht was er macht.
@Zipp, Dein Betrag vom > 01.03.2010 15:35 reicht doch völlig aus, er ist kurz und bündig, so viel mehr steht nicht im Gymnasialbuch der Unterstufe oder der Berufsschule.
>reicht doch völlig aus, er ist kurz und bündig, so viel mehr steht >nicht im Gymnasialbuch der Unterstufe oder der Berufsschule. Ja, vor allem die Geschichte mit dem Tensor war immer meine Lieblingstelle im "Gymnasialbuch der Unterstufe"... Kai Klaas
Prüfer zum Studenten: "Was ist ein D Feld?" Student: "keine Ahnung." Prüfer: "Und was ist ein E Feld?" Student: "weiß ich auch nicht." Prüfer: "So, ich gebe ihnen noch eine letzte Chance: Was ist der Unterschied zwischen D Feld und E Feld?"
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