Hallo, ich lerne gerade in meinem Physik-studium das elektr. Feld kenne. (sieht vielleicht nach einigen Fragen aus, aber vielleicht kann sie jemand erklären bitte, würde mich sehr freuen, dass endlich gut kapieren zu können!) Ich habe eine Aufgabe zum Plattenkondensator. Also wenn ich an einen Plattenkondensator Spannung anlegen, dann passiert eine sog. Ladungstrennung und auf einer Platte sind neg. Teilchen und auf der anderen verbleiben somit pos. Teilchen, es ensteht ein elektr. Feld von Plus nach Minus. Also die Pfeile zeigen dahin. Grundlegende Fragen: Bitte plattenkond2 angucken. Die Kreise sind ja Atome oder was auch immer und das sind so Dipolmomente soweit ich weiß. Und irgendwie sammeln sich rechts vom Dielektrikum pos. Teilchen und links davon neg. Teilchen und das sigma_pol geht von + nach -. Was passiert hier genau? Meine Fragen zur einigen Formeln: Hier bitte folgendes angucken: http://mathb.in/55520 (1) Also was ist dieses Sigma_pol genau bzw. P soll dann für Polarisation stehen? Anscheinend soll das von Minus zu Plus zeigen. Tut es aber nicht im Bild oder? Ich verstehs nicht. Was für Abstand ist dann d genau und welche Ladung q? (2) Ja gut, dass ist nicht sonderlich schwer denke ich, einfach Gauß angewandt, als Fläche wurde einfach ein Quader genommen und im Endeffekt kommt man auf das Ergebnis. (3) Das hier ist mir nicht klar. Wir haben da einfach unser Quader ins Dielektrikum erweitert so irgendwie. Aber wie kommt man auf das? Soll das Sigma immer die Ladungsdichte pro Flächeneinheit sein oder? (4) Ja gut, dass wird einfach so gewählt. (5) Das hier ist jetzt eigentlich nur umformen aus (3) und (4). Aber für was steht das D jetzt genau und wie unterscheided sich es mit dem E? Also im Vakuum ist ja E=D, aber was ist jetzt hier wenn ich ein Dielektrikum einschieben in den Kondensator? Gruß crack
> Also im Vakuum ist ja E=D, Nein. D = ε(0)*ε(r) * E D = elektrische Flussdichte (Vektor) E = elektrische Feldstärke (Vektor) ε(0)= elektrische Feldkonstante ε(r)= relative Permittivität (kann ebenfalls richtungsabhängig sein) https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t
Danke, hab jetzt lange rechechiert und fast alle Fragen sind geklärt. Jedoch ist mir der Zusammenhang zwischen D- und E-Feld nicht klar. Wenn ich zwischen zwei geladenen Platten ein Dielektrikum einführe, dann habe ich doch freies Feld E_frei von einem Platte zur anderen Platte. Und dann wirkt ein elektr. Feld E_pol entgegen, somit wird das Freie Feld "gedämpft": E_diel = E_frei + E_pol (reine Vektoraddition). Und nun ist D = ε(0)*E_frei = ε(0)*ε(r) * E_diel D.h. D und E_diel bzw. E_frei haben einen linearen Zusammenhang. Nun die Frage: Aber ich ich verstehe, dass einfach nicht, wie D und E jetzt zusammehängen bzw. was D ist. Klar die "elektr. Flussdichte", aber ich verstehe die Artikeln im Internet darüber nicht, kann es mir hier einer klar machen bitte?
"realer" ist das E-Feld. Das D-Feld ist das was makroskopisch gesehen aus dem E-Feld in einem Material wird. Auf der Ebene einzelner Atome/Elektronen macht das D-Feld keinen Sinn.
D.h. wenn ich den Verlauf E(r) im Plattenkondensator zeichnen müsste, dann wär das ja folgendermaßen: Zwischen Platte und Dielektrikum ist dann E_frei, dann im Dielektrikum ist E_diel(was kleiner ist wie E_frei, wär ein Metall da, dann wäre da kein elektr. Feld) und dann wieder E_frei zwischen Diel. und Platte. Und wenn ich mir die Formeln D = ε(0)*E_frei = ε(0)*ε(r) * E_diel angucke, dann ist das D-Feld immer konstant, egal wo jetzt im Plattenkondensator. Richtig? Es ist halt kleiner wie E_frei, aber konstant überall Ist das so richtig? Fragen: Gibts eine Dielektrikumanordnung im Plattenkondensator, wo das D-Feld anders aussieht bzw. von wo hängt das ab? Robert S. schrieb: > "realer" ist das E-Feld. Das D-Feld ist das was makroskopisch gesehen > aus dem E-Feld in einem Material wird. Was meinst du genau damit?
F. K. schrieb: >> "realer" ist das E-Feld. Das D-Feld ist das was makroskopisch gesehen >> aus dem E-Feld in einem Material wird. > > Was meinst du genau damit? Dass ein "D"-Feld (ist mit B- und H-Feld das gleiche in magnetisch) und die dazugehörigen Materialkonstanten nur Sinn macht, wenn man von einer "kontinuierlichen" Materie ausgeht. Sobald man in Größenmaßstäbe kommt in dem Materie nicht "kontinuierlich" aussieht, sondern Atome und deren Bestandteile daherkommen, funktioniert das nicht mehr bzw. braucht man dieses Modell auch nicht. Das E-Feld ist das fundamentalere Konzept, das D-Feld, Permittivität etc. entstehen durch Näherungen und Annahmen wie kontinuierliche Materialeigenschaften, damit man in der Praxis auch was rechnen kann.
Hm ok danke. Kannst du mir folgendes noch beantworten bitte? F. K. schrieb: > D.h. wenn ich den Verlauf E(r) im Plattenkondensator zeichnen müsste, > dann wär das ja folgendermaßen: > > Zwischen Platte und Dielektrikum ist dann E_frei, dann im Dielektrikum > ist E_diel(was kleiner ist wie E_frei, wär ein Metall da, dann wäre da > kein elektr. Feld) und dann wieder E_frei zwischen Diel. und Platte. > > Und wenn ich mir die Formeln D = ε(0)*E_frei = ε(0)*ε(r) * E_diel > angucke, dann ist das D-Feld immer konstant, egal wo jetzt im > Plattenkondensator. Richtig? Es ist halt kleiner wie E_frei, aber > konstant überall > Ist das so richtig? > Fragen: > Gibts eine Dielektrikumanordnung im Plattenkondensator, wo das D-Feld > anders aussieht bzw. von wo hängt das ab?
F. K. schrieb: >> Gibts eine Dielektrikumanordnung im Plattenkondensator, wo das D-Feld >> anders aussieht bzw. von wo hängt das ab? "Konstant" ist das Feld nur für den Grenzfall von unendlich großen exakt planparallelen Kondensatoren, die schon immer auf Potential waren und immer sein werden. Am Rand eines realen Kondensators ist das Feld alles andere als konstant, das hängt hauptsächlich von der Geometrie ab, was da alles im nicht-statischen Fall, also wenn der Kondesator gerade geladen oder noch per Explosion von einer Seite weg kurzgeschlossen wird mag ich mir jetzt nicht ausdenken, je nach Betrachtungstiefe passieren da sicher interessante Sachen. Da gibts noch einen alten Faden Beitrag "Unterschied zwischen D und E Feld" dazu, hab nicht alles durchgelesen, sieht aber zumindest nicht komplett umsonst aus.
Hallo F.K. vielleicht solltest du dir das Problem nicht über die Permittivität sondern über die elektrische Suszeptibilität (siehe Wikipedia) Chi erklären.
Dabei ist die Elektrische Flussdichte gleich die Summe aus der elektrischen Feldstärke mal der dielektrischen Konstanten (=Vakuumpolarisation) und der, durch das Material hervorgerufenen, Polarisation. Formal kannst du jedem Gegenstand ob kontinuierlich oder nicht, klein oder groß ein Chi zuordnen. Man betrachtet letztendlich einfach zwei überlagerte Flussdichten (Polarisationen). Eine die von außen kommt d.h. über E und eine die das Material "erzeugt". Die Polarisation ist prinzipiell nur eine Ladung die verschoben wird und die hängt von dem E-Feld und Chi ab. Robert S. schrieb: > "Konstant" ist das Feld nur für den Grenzfall von unendlich großen exakt > planparallelen Kondensatoren... Sicherlich wurde hier "homogen" mit "konstant" verwechselt?! F. K. schrieb: > Und wenn ich mir die Formeln D = ε(0)*E_frei = ε(0)*ε(r) * E_diel > angucke, dann ist das D-Feld immer konstant, egal wo jetzt im > Plattenkondensator. Richtig? Es ist halt kleiner wie E_frei, aber > konstant überall Nochmal: konstant ist das Feld an jedem Raumpunkt, im hier betrachteten statischen Fall. Stell es dir einfach als eine Reihenschaltung von zwei Dielektrika vor. D und E sind aber nicht das Gleiche, deshalb macht eine Aussage wie "D ist kleiner als E" soviel Sinn wie: "5min sind kleiner als 2km". Was du rechnen müsstest wäre:
Wenn du die Formel durchdenkst, erkennst du auch den Zusammenhang zwischen den Feldern im Vakuum E2 und dem im Dielektrikum E1. Hoffe das hilft weiter
Bodo schrieb: > Sicherlich wurde hier "homogen" mit "konstant" verwechselt?! ja, war etwas ungenau. homogen = räumlich konstant (in diesem Kontext). hier steht mehr über die Motivation von D- und H-Feld https://de.wikipedia.org/wiki/Materialgleichungen_der_Elektrodynamik
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Danke, also D = ε(0)*E_frei hat ja schon mal eine andere Einheit wegen der elektr. Feldkonstante. [D] = As/m^2 und [E] = V/m Also es scheint so, als D einfach die Ladung pro m^2 beschreibt. D.h. dieses D ist nur da wichtig, wo viel Ladung auftritt. Das ist doch auf den Kondensatorplatten. Aber wie schaut das im Metall oder im Dielektrikum zuwischen den Platten aus?
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F. K. schrieb: > Danke, also D = ε(0)*E_frei hat ja schon mal eine andere Einheit wegen > der elektr. Feldkonstante. > > [D] = As/m^2 und [E] = V/m > > Also es scheint so, als D einfach die Ladung pro m^2 beschreibt. Ladung pro m² wäre eine Flächenladung, das hilft in dem Fall nichts. D ist die Dichte der elektrischen Feldlinien. Das Integral von D über eine geschlossene Oberfläche ergibt die Summe der von der Oberfläche eingeschlossenen Ladungen. PS: Die Einheiten sind mehr oder weniger willkürlich, die kann man auch so definieren, dass D und E gleich sind (im cgs-System z.b.)
In dem Zusammenhang folgende Frage: Müßte die magnetische Flußdichte B nicht sinnvollerweise magnetische Feldstärke B heißen und analog, was bisher als magnetische Feldstärke H bezeichnet wird, magnetische Flußdichte H heißen ? Oder anders gefragt: Wieso wird die die Anwesenheit von Materie berücksichtigende Größe im Falle des elektrischen Feldes mit "elektrischer FlußDICHTE D" bezeichnet und im Falle des magnetischen Feldes mit "magnetischer FeldSTÄRKE H" ?
@Markus (Gast): ??? Es gilt doch: D= ε(0)*ε(r) * E B= µ(0)*µ(r) * H mit: D,B = -Dichte E,H = -Stärke Das entspricht sich doch ?
Elektrofan, das ist es ja: die Gleichungen sind genau andersherum: D= ε(0)*ε(r) * E H= µ(0)*µ(r) * B Das E- und B-Feld sind materieUNabhängig, D und H berücksichtigen den Einfluß der Materie. Im elektrischen Feld ist also die Stärke materialUNabhängig, im magnetischen Feld die Flußdichte. Ich meine, es damals so verstanden zu haben, daß die Bezeichnungen historischer Natur sind und eigentlich anders gewählt hätten werden müssen.
Markus schrieb: > Ich meine, es damals so verstanden zu haben, daß die Bezeichnungen > historischer Natur sind und eigentlich anders gewählt hätten werden > müssen. Schade. Elektrofan schrieb: > D= ε(0)*ε(r) * E > > B= µ(0)*µ(r) * H Das stimmt schon so.
Auf der oben zitierten wikipedia-Seite heißt es: Die elektrische Flussdichte D und die magnetische Feldstärke H sind nur Hilfsfelder, die eingeführt wurden, um die Struktur der Maxwellgleichungen des Vakuums auch in Materie aufrechterhalten zu können. Die physikalisch relevanten Messgrößen sind die elektrische Feldstärke E und die magnetische Flussdichte B. ==> Beim elektrischen Feld wird die eigentlich relevante Meßgröße als "Feldstärke" bezeichnet, beim magnetischen Feld aber als "Flußdichte". Meiner Meinung nach hätte es auch als "Feldstärke" benannt werden müssen. Siehe auch die englische wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field#The_B-field The term "magnetic field" is historically reserved for H while using other terms for B. Informally, though, and formally for some recent textbooks mostly in physics, the term 'magnetic field' is used to describe B as well as or in place of H. There are many alternative names for both (see sidebar). Alternative names for B Magnetic flux density Magnetic induction Magnetic field Alternative names for H Magnetic field intensity Magnetic field strength Magnetic field Magnetizing field
Markus schrieb: > Meiner Meinung nach hätte es auch als "Feldstärke" benannt werden > müssen. ... Ich sehe in den Zitaten aus Wikipedia keinen Widerspruch zu den Formeln. Nur weil es üblich ist, dass man vom B-Feld oder E-Feld spricht, heißt das nicht, dass beide Größen physikalisch konkruent zueinander sind.
Bodo schrieb: > dass beide Größen physikalisch konkruent zueinander sind Wenn sie kongruent zueinander sind, wäre es doch konsequent sie beide mit der gleichen Vokabel (hier: Feldstärke) zu bezeichnen ???
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