Forum: HF, Funk und Felder Einfluss der elektr. Leitfähigkeit auf E-Feld


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Paul (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin!

Ich lese gerade etwas zur Ausbreitung von elektrischen Feldern in einem 
Buch, wobei ich mich frage, ob das da so richtig steht.
Den entsprechenden Ausschnitt findet ihr bei Google Books hier:

https://books.google.de/books?id=Et8fBAAAQBAJ&pg=PA17&dq=Ein+weiterer+wesentlicher+Faktor+der+realen+K%C3%B6rper,+der+die+elektrischen+Felder+beeinflusst,%5E&hl=de&sa=X&ei=X1cMVZTeJcW_ywORhIHoDQ&ved=0CCEQ6AEwAA#v=onepage&q=Ein%20weiterer%20wesentlicher%20Faktor%20der%20realen%20K%C3%B6rper%2C%20der%20die%20elektrischen%20Felder%20beeinflusst%2C%5E&f=false

Dort steht, dass elektrische Felder durch Anisotropie bzw. die 
Inhomogenität der elektr. Leitfähigkeit (hier im menschlichen Körper) 
beeinflusst werden.

Kann es sein, dass hier die ortsabhängige Permittivität eps(r) gemeint 
ist? Eine Leitfähigkeit beeinträchtigt meines Wissens doch nicht direkt 
ein E-Feld?

Bekannt ist mir nur das Gesetz

J(r) = sigma(r) * E

wonach eine inhomogene Leitfähigkeit sigma(r) zusammen mit dem E-Feld 
eine Stromdichte generiert, die dann natürlich auch vom Ort r abhängt. 
Ein solcher Strom erzeugt ja kein weiteres E-Feld, sondern ein 
Magnetfeld.

Wäre klasse, wenn jemand helfen kann...
Vielen Dank :)

von mahwe (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In einem elektrisch leitfähigem Material gibt es doch auch fast kein 
EFeld oder?
Die eindringtiefe ist begrenzt.

von U. B. (pasewalker)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> In einem elektrisch leitfähigem Material gibt es doch auch fast kein
> EFeld oder?

In jedem gewöhnlichen stromdurchflossenen Draht gibt es ein E-Feld (nur 
bei Supraleitung geht es gegen 0):

S= κ * E

(Ohmsches Gesetz in anderer Form, S,E: Vektoren der Stromdichte bzw. 
Feldstärke, κ= Leitfähigkeit)

von Paul (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mahwe schrieb:
> In einem elektrisch leitfähigem Material gibt es doch auch fast kein
> EFeld oder?
> Die eindringtiefe ist begrenzt.

Die Quelle des Feldes ist innerhalb des Körpers (das Herz)

von Paul (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
U. B. schrieb:
> S= κ * E
>
> (Ohmsches Gesetz in anderer Form, S,E: Vektoren der Stromdichte bzw.
> Feldstärke, κ= Leitfähigkeit)

Das ist ja genau das, was ich in meinem ersten Beitrag geschrieben habe. 
Beantwortet nur leider meine Frage nicht :(

von Bodo (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Paul,

mit der relative Dielektrizitätskonstante "eps(r)" hat das in dem Buch 
beschriebene Phänomen nicht viel zu tun. Das Stichwort lautet hier 
sicherlich Influenz oder auch Feldeffekt. (Wie im Feldeffekt Transistor)

Ein elektrisches Feld ist in der Lage Ladungsträger anzuziehen. Treffen 
diese auf eine schwach leitfähige Schicht dann sammeln sie sich und 
erzeugen wiederum ein elektrische Feld, was dem ursprünglichen 
entgegenwirkt und es damit abschirmt. Es bildet sich ein Gleichgewicht 
aus dem Feld der akkumulierten/angereicherten Ladungsträgern und dem 
angelegten Feld. Alle Ladungsträger die zwischen sich und dem angelegten 
Feld diese Akkumulationsschicht stehen haben, sehen somit kein Feld und 
reagieren auch nicht darauf, z.B. im inneren eine Organs mit hoher 
Leitfähigkeit.

U. B. schrieb:
> In jedem gewöhnlichen stromdurchflossenen Draht gibt es ein E-Feld (nur
> bei Supraleitung geht es gegen 0):
>
> S= κ * E
>
> (Ohmsches Gesetz in anderer Form, S,E: Vektoren der Stromdichte bzw.
> Feldstärke, κ= Leitfähigkei

Man muss natürlich Spannung und Feld unterscheiden wenn du einen 1m 
Langen Leiter annimmst, dann ist die Spannung die du anlegstz.B. 100V, 
das Feld was sich aufbaut ist trotzdem mit 1V/cm sehr gering.
Im Übrigen tritt hier der gleiche Effekt auf, die Ladungsträger (hier 
Elektronen) versuchen das Ungleichgewicht auszugleichen und versuchen 
sich am Plus Pol anzureichern. Sie werden aber dort abgesaugt. Es 
entsteht keine Akkumulationsladung, die das Feld abschwächt.
Je stärker die Leitfähigkeit, desto stärker der Drang die Ungleichheit 
auszugleichen --> Die Stromdichte steigt. Der Supraleiter ist sozusagen 
der Extremfall (Leitfähigkeit gegen unendlich).

von Possetitjel (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Paul schrieb:

> Eine Leitfähigkeit beeinträchtigt meines Wissens doch
> nicht direkt ein E-Feld?

Ach so?

Das bedeutet, dass eine Ladung im leeren Raum dasselbe
Feldlinienbild erzeugt wie eine Ladung über einer ideal
leitenden Oberfläche?

Und in einer "Stromschiene" aus Konstantan ändert sich
das Feldlinienbild nicht, wenn man dem mittleren Bereich
eine Stromschiene aus Kupfer parallelschaltet?

von Michael L. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

> Dort steht, dass elektrische Felder durch Anisotropie bzw. die
> Inhomogenität der elektr. Leitfähigkeit (hier im menschlichen Körper)
> beeinflusst werden.
>
> Kann es sein, dass hier die ortsabhängige Permittivität eps(r) gemeint
> ist? Eine Leitfähigkeit beeinträchtigt meines Wissens doch nicht direkt
> ein E-Feld?
Nein, ich denke, es ist die Leitfähigkeit gemeint.

> Bekannt ist mir nur das Gesetz
>
> J(r) = sigma(r) * E
>
> wonach eine inhomogene Leitfähigkeit sigma(r) zusammen mit dem E-Feld
> eine Stromdichte generiert, die dann natürlich auch vom Ort r abhängt.
> Ein solcher Strom erzeugt ja kein weiteres E-Feld, sondern ein
> Magnetfeld.
Wenn Du das E-Feld vorgibst, hast Du recht. Dann ist das E-Feld eben so 
da, wie Du es vorgibst und alles andere richtet sich nach diesem E-Feld.

Wenn Du aber von einer Speisung mit einer realen Quelle (z. B. 
Spannungsquelle mit Innenwiderstand) ausgehst, beeinflusst die 
Leitfähigkeit durchaus die Höhe der elektrischen Feldstärke, die sich 
dann im Körper ergibt.

Es soll sogar Leute geben, die die metallischen Gehäuse ihrer Maschinen 
über einen leitfähigen Draht mit Schutzleiter ihrer Steckdose verbinden, 
weil sie sich einbilden, dass diese Maßnahme das E-Feld, das sich in 
einem Fehlerfall zwischen dem Gehäuse ihrer Maschine und der Erde 
aufbaut, möglicherweise verändert. Man munkelt, dass das so manchem 
sogar schon das Leben gerettet hat ;-)


Viele Grüße
Michael

von Name H. (hacky)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Leitfaehigkeit erniedrigt die Feldstaerke,  Ein guten Leiter geht 
gegen Null, geht gegen äquipotential.

von U. B. (pasewalker)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn die Leitfähigkeit inhomogen ist, ist bei

> J(r) = sigma(r) * E    (bzw. S= κ * E)

die Leitfähigkeit eben kein Skalar mehr (sondern ein "Tensor", so die 
damalige Erklärung von meinem Physik-Prof.).

Die Vektoren J und E sind dann im Allgemeinen nicht gleichgerichtet.

von Bodo (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
U. B. schrieb:
> Wenn die Leitfähigkeit inhomogen ist, ist bei
>
>> J(r) = sigma(r) * E    (bzw. S= κ * E)
>
> die Leitfähigkeit eben kein Skalar mehr (sondern ein "Tensor", so die
> damalige Erklärung von meinem Physik-Prof.).
>
> Die Vektoren J und E sind dann im Allgemeinen nicht gleichgerichtet.


Nur weil eine Größe inhomogen ist, muss es kein Tensor sein. Die skalare 
Größe ist dann einfach nur an verschiedenen Stellen unterschiedlich. Die 
Temperatur ist auch kein Tensor nur weil sie evtl. inhomogen ist.

Bei der Erklärung des gefragten Zusammenhangs kommt man auch gut ohne 
Tensoren aus. Man muss es ja nicht unnötig kompliziert machen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.