Zusammenhang zwischen Feldstärke und Kapazität

Gast #4097307
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liebe mitleser,

Kapazität und elektrische Feldstärke sind in reziproken Verhältnis 
zueinander, ist das richtig? Den einzigen Zusammenhang konnte ich 
folgendermaßen herleiten: C=Q/(E*s).

Das bedeutet ungeachtet der räumlichen Abmessungen wird die Kapazität 
bei höherer Feldstärke kleiner. Kann man die Aussage daß mit 
elektrischen Feldern auch immer eine Kapazität auftritt demnach so 
stehen lassen?

Oder ist das jetzt ein Denkfehler?
Gast #4097333
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Danke für die Antwort.

C (Kapazität) = Q (Ladung) / U (Spannung), wobei U = E (Feldstärke) * s 
(oder d oder irgendein Weg eben) ist.

Demnach ist C = Q/(E*S), das ist der einzige Zusammenhang zwischen E 
(Feldstärke) und C (Kapazität) den ich finden Konnte.

Heißt das also es ist safe to say daß mit jedem elektrischen Feld auch 
eine Kapazität auftritt? Das wollte ich nämlich eigentlich so behaupten, 
geriet dann bei näherer Überlegung ins Zweifeln.
Gast #4097363
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Multilaie schrieb:
> Heißt das also es ist safe to say daß mit jedem elektrischen Feld auch
> eine Kapazität auftritt?

Ein elektrisches Feld kann auch in einem Leiter auftreten. Das ist nicht 
an eine Kapazität gebunden.

Ansonsten ist Kapazität eine Eigenschaft der Hardware (Kondensator) und 
die ist üblicherweise vor der Spannung bzw. vor dem elektrischen Feld 
da.
Gast #4097424
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Wolfgang schrieb:
> Ein elektrisches Feld kann auch in einem Leiter auftreten. Das ist nicht
> an eine Kapazität gebunden.

Ich bin mir nicht sicher aber hat nicht jeder elektrische Leiter auch 
eine Kapazitive Komponente, ähnlich wie der spezifische Widerstand?

Wenn jetzt im Statischen Fall 2 Paralelle Leiter unterschiedlicher 
Spannung ein Feld aufbauen resultiert aber dennoch eine Kapazität 
zwischen beiden oder bin ich jetzt ganz daneben?

> Ansonsten ist Kapazität eine Eigenschaft der Hardware (Kondensator) und
> die ist üblicherweise vor der Spannung bzw. vor dem elektrischen Feld
> da.

Ja, ein Kondensator speichert per Definition elektrische Energie in Form 
eines elektrischen Feldes, daher die Frage nach einem mathematischen 
Zusammenhang von Feldstärke und Kapazität.

Wolfgang schrieb:
> Nein, solange die Dielektizitätskonstante unabhängig von der Feldstärke
> ist, ist es die Kapazität auch. Was sind dein C, Q, E und s überhaupt
> für Größen ;-)

Gerade habe ich in Wikipedia eine Formel von Gauss gefunden, schwer zu 
schreiben ohne Formeleditor.
C=Epsilon* (Summe aller E*dA)/(Summe aller E*ds), also zum Vehältnis der 
Feldstärke über die FLäche zur Feldstärke über den Abstand integriert 
proportional, wobei das auch kein Zusammenhang da sich die Feldstärke ja 
wegkürzt und m übrigbleiben, was dann mit Epsilon (As/Vm =F/m) stimmig 
ist da sich die Meter wegkürzen.

Wie dem auch sei, bedeutet das daß die Annahme daß bei jedem 
auftretenden elektrischen Feld auch mit einer Kapazität zu rechnen ist 
falsch ist? Ich dachte immer das wäre selbstverständlich.
Gast #4097429
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Wolfgang schrieb:
> Multilaie schrieb:
>> Demnach ist C = Q/(E*S), das ist der einzige Zusammenhang zwischen E
>> (Feldstärke) und C (Kapazität) den ich finden Konnte.
>
> p.s.
> Der Haken ist nur, dass die Ladung auf dem Kondensator von der Spannung
> abhängt. Es giltQ = C * U

Soweit klar, Q = C*U -> C=Q/U, also die Ladung die pro Spannung 
aufgenommen wird. Dann setze U = E*s, da E=U/s (V/m) ist. Somit wäre die 
Kapazität zur Feldstärke reziprok
Gast #4097453
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Tut mir leid wegen dem Geschreibsel ich bin etwas in Zeitnot was bei 
einer Verständnisfrage immer schwierig ist.

Die aufgenommene ladung entspricht dann theoretisch der 
Verschieubngsflussdichte (die von der Einheit einer Flächenladung 
gleicht) im Feld oder?
Wenn ich für E = D/Epsilon einsetze: C = (Q*Epsilon)/(D*s) habe ich den 
Faktor Epsilon0 auch in der Gleichung, die Verschiebungsflussdichte ist 
aber immernoch im Nenner.
Gast #4097458
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Wolfgang schrieb:
> Multilaie schrieb:
>> Somit wäre die Kapazität zur Feldstärke reziprok
> Wenn du das Pferd unbedingt von hinten aufzäumen möchtest, ok.
>
> Üblicherweise ist erst die Kapazität bzw. die Ladung da und dann stellt
> sich eine Feldstärke ein. Mathematisch ist das Vertauschen von Ursache
> und Wirkung natürlich kein Problem.

Danke
Gast #4097617
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Multilaie schrieb:
> Muß ich aufgrund der (elektrischen) Feldsituation irgendeiner räumlichen
> Anordnung von Leitern möglicherweise mit einer Kapazität rechnen?

Jedes elektrische Feld ist an eine Ladung gekoppelt. Jeder Körper der 
eine Ladung trägt besitzt eine Kapazität, sei sie in einem Leiter, 
bewegt oder unbewegt, oder sonst was.
Demzufolge ist ein elektrisches Feld immer an eine Kapazität gekoppelt.
#4098032
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Bodo schrieb:
> Jedes elektrische Feld ist an eine Ladung gekoppelt. Jeder Körper der
> eine Ladung trägt besitzt eine Kapazität, sei sie in einem Leiter,
> bewegt oder unbewegt, oder sonst was.
> Demzufolge ist ein elektrisches Feld immer an eine Kapazität gekoppelt.

Multilaie schrieb:
> Danke! Kann man das so stehen lassen?

Ich würde es nicht -- da kriege ich das Würgen im Maxwell-Zentrum meines 
Gehirns.

Mein Vorschlag:
Jeder (geladene Leiter) verursacht ein elektrisches Feld. Jeder Leiter 
besitzt eine Kapazität (meistens recht unabhängig von der Ladung).

Ein direkter Zusammenhang zwischen Kapazität und elektrischem Feld 
existiert nicht. Allerdings gibt es einen indirekten mittelbaren 
Zusammenhang zwischen elektrischem Feld und Kapazität. Der Vermittler 
dazwischen ist die Leitergeometrie.

Insofern gibt es ein Zusammenhang zwischen Spannung (d.h. elektrischem 
Feld) und erzeugender Ladung - und dieser Zusammenhang ist die 
Kapazität.
#4100728
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mse2 schrieb:
> Klaus schrieb:
>> Wolfgang schrieb:
>>> Ein elektrisches Feld kann auch in einem Leiter auftreten.
>>
>> NEIN
>>
>> MfG Klaus
> Doch, sonst gäbe es keine Ströme in Leitern.

Einmal verlustbehaftete Leiter außen vor:

In einem idealen Leiter mit Widerstand 0 Ohm (angenähert durch z.B. 
einen Supraleiter) kann es einen Strom geben, es gibt aber kein 
elektrisches Feld (d.h. eine Spannungsdifferenz). Der Strom wird dann 
verursacht durch ein elektrisches Feld außerhalb des Leiters.
Gast #4104266
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Achim Hensel schrieb:
> Einmal verlustbehaftete Leiter außen vor:
>
> In einem idealen Leiter mit Widerstand 0 Ohm (angenähert durch z.B.
> einen Supraleiter) kann es einen Strom geben, es gibt aber kein
> elektrisches Feld (d.h. eine Spannungsdifferenz). Der Strom wird dann
> verursacht durch ein elektrisches Feld außerhalb des Leiters.

Sowas gibt es aber nicht: Ergo ist in jedem Stromdurchflossenen Leiter 
ein elektrisches Feld zu finden.
#4115229
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Multilaie schrieb:

> ein Kondensator speichert per Definition elektrische Energie in Form
> eines elektrischen Feldes, daher die Frage nach einem mathematischen
> Zusammenhang von Feldstärke und Kapazität.

Nicht per Definition, sondern per empirischer Beoachtung und Experiment.

Die Kapazität heißt nicht umsonst integrale Größe des elektrischen 
Feldes, weil sie nämlich mathematisch durch Integration beschrieben ist. 
Es gilt:

Kapazität ist eine rein geometrische Eigenschaft des elektrischen 
Feldes. Das ist der Grund, warum sich Hochspannungstechniker noch in 
hundert Jahren mit Isolieranordnungen die Köpfe einrennen werden müssen.



> Annahme, daß bei jedem
> auftretenden elektrischen Feld auch eine Kapazität auftritt

Prinzipiell ja. Nähmen wir an, das Universum wäre fast leer. Irgendwo 
lungert friedlich ein Proton herum. Theoretisch läßt sich wegen des von 
diesem Proton verursachten elektrischen Feldes eine Kapazität zur 
unendlich weit entfernten "Gegenelektrode" (Äquipotentialfläche) 
definieren.

Praktisch führt diese geometrische Eigenschaft des elektrischen Feldes, 
immer eine Kapazität zu verursachen, zum Problem von Schirmelektroden 
und Spannungsteilern im Rahmen der Hochspannungsmeßtechnik; 
Hochspannungsteiler brauchen in Abhängigkeit der zu messenden 
Spannungsformen und -höhen verschieden gestaltete Schirmelektroden. 
Diese Elektroden haben eine Kapazität nur auf Grund ihrer Anwesenheit 
und können vor allem in den höheren Spannungsbereichen (1000-6000 kV) 
die Transferfunktion bzw. Frequenzantwort des Teilers erheblich 
beeinflussen.

Graphisch läßt sich aus Feldbildern die Kapazität einer 
elektrostatischen Anordnung genau dann abschätzen, wenn sogenannte 
quadratähnliche Figuren geplottet werden - denn so kann man die 
Kapazität des gesamten betrachteten Feldraumes durch die 
Parallelschaltung von vielen Teilkapazitäten berechnen, die ihrerseits 
rein geometrisch aus der geometrischen Konstruktion des Feldbildes 
(Feldlinien, p.u.-Äquipotentiallinien, Symmetrien) gewonnen werden 
können. Die Spannung spielt keine Rolle. Man muß nur die Abmessungen der 
Anordnung kennen.
Im Studium haben wir das bis zur Vergasung für das Randfeld eines 
Plattenkondensators, für das Borda-Profil, für das Rogowski-Profil und 
für diverse Freileitungsanordnungen gemacht.

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