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eifelreh
Anmeldungsdatum: 04.06.2006
Beiträge: 56
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 eifelreh Verfasst am: 03. Jan 2007 11:58 Titel: Verständnis Dielektrische Verschiebung |
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Eine Frage zur "Dielektrischen Verschiebung", die ich nicht so ganz zu erfassen schaffe  :
Die ist doch das summarische Feld in einem Kondensator mit Dielektrikum?! Ist ja als Summe von
definiert. Eine Abbildung im Bergmann-Schäfer legt nun nahe, dass diese Summe eigentlich dem Feld entspricht, das ohne Dielektrikum herrschen würde...?
Dem widerspricht aber doch, dass D ja auch als
 gefasst werden kann und  eines Isolators sicher nicht 1 ist?
Wer kann mir da was zu erklären... 
tanx,
reh
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
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| isi1 Verfasst am: 03. Jan 2007 13:16 Titel: Re: Verständnis Dielektrische Verschiebung |
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| eifelreh hat Folgendes geschrieben: |
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Hallo Reh,
... kann man umformen in
 ) , wobei  die dielektrische Suszeptibilität genannt wird.
Polarisation 
Das funktioniert natürlich nur gut, wenn die Polarisation proportional dem elektrischen Feld ist.
Analog wie beim Eisen gibt es jedoch auch bei Dielektrika Stoffe, die eine Sättigung und/oder eine Hysterese zeigen (Elektrete). Allerdings viel seltener als bei magnetisierbaren Stoffen. In so einem Fall könnte man mit der Polarisation anschaulicher rechnen (hat sich aber nicht so recht durchgesetzt).
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Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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eifelreh
Anmeldungsdatum: 04.06.2006
Beiträge: 56
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| eifelreh Verfasst am: 04. Jan 2007 12:18 Titel: |
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Nun, ich habe das doch mal abzumalen versucht, s.u.
Abgebildet ist ein Kondensator (Platten oben und unten), in dem ein Dielektrikum schwebt (Mitte), d.h. mit zusätzlicher Luft auf beiden Seiten. Die drei el. Feldgrößen stehen unter drei Abschnitten, die je Teile der Feldlinien in- und außerhalb des Diel. zeigen:
- D unter einem Part mit durchgehenden (im Org. 10 gezeichneten) Feldlinien
- epsilon_0*E unter dem Abbildungsteil, in dem nur die (durch die Polarisation) verringerten (im Org. 4) ebenfalls durchgehenden Feldlinien sowie alle außerhalb des Diel. (im Org. 10) abgebildet sind und
- P unter dem Teil, der im Orginal genau 6 Feldlinien zeigt, die nur im Dielektrikum existieren. Hmm, entstehen sie als Wirkung der Polarisation ?? Dann müßten sie doch in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Im Bergmann-Schäfer sind sie aber alle gleich ausgerichtet.
Im Text wird die Abbildung ansonsten nicht wirklich erklärt.
Ach ja, danke für den wikipedia-link, durchaus mal wieder gut zu verstehen. Nur dass sich mir dieses Thema eben noch immer nicht ganz öffnen will...
| Beschreibung: |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 10. Jan 2007 16:59 Titel: |
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Danke fürs Zeichnen der Skizze 
Da du sagst, dass hier "alle gleich ausgerichtet" sind, gehe ich davon aus, dass das alles Pfeile sind, die in die selbe Richtung zeigen, sagen wir mal von oben nach unten.
Dann ist diese Skizze eine schöne grafische Veranschaulichung der Gleichung
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Ich vermute, dass das, was dir daran auf den ersten Blick verwirrend vorkam, die Tatsache ist, dass die Richtung der Polarisation laut Definition der Polarisation die gleiche ist wie die des gesamten elektrischen Feldes (also von oben nach unten),
siehe dazu zum Beispiel auch
| isi1 hat Folgendes geschrieben: | wobei die dielektrische Suszeptibilität genannt wird.
Polarisation
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und
http://www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-stroth/lehre/physik/HTML/e20_10.html
aber dass die Richtung der elektrischen Feldlinien, die von den Polarisationsladungen im Dielektrikum erzeugt werden, von unten nach oben zeigt, also entgegengesetzt zur Richtung des gesamten elektrischen Feldes.
Was in der Skizze über dem P eingezeichnet ist, sind also nicht die Feldlinien des elektrischen Feldes, das von den Polarisationsladungen erzeugt wird, sondern die Feldlinien der Polarisation P.
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eifelreh
Anmeldungsdatum: 04.06.2006
Beiträge: 56
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| eifelreh Verfasst am: 11. Jan 2007 10:05 Titel: |
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Hi Markus,
danke für deine antwort. Vieleicht wird mir das ganze langsam klarer. Die polarisation beschreibt also in etwa ein qua definitionem der wirkung der polarisationsladungen entgegengesetztes feld innerhalb des dielektrikums...?
Aber dann müsste es doch immer noch ein eigentlich in gegenrichtung verlaufendes 'echtes' feld geben, das von den polarisationsladungen ausgeht - das legt doch auch die erste zeichnung auf der von dir gelinkten seite nahe.
Warum gibt es keine (oder gibt es eine) summarische größe, die genau das feld abzüglich dieses 'polarisationsfeldes' beschreibt... naja, schlucken und damit rechnen üben mal wieder...
Äh, und eine der ausgangsfragen...
Das dargestellte feld mit diel. ist aber definitiv anders (wohl immer stärker) als das eines kondensators ohne diel.? [Und die abbildung suggerierte mir da nur was anderes!? Wenn nicht pack ich meine sachen  ]
Reh-vers
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 11. Jan 2007 11:42 Titel: |
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| eifelreh hat Folgendes geschrieben: | | Aber dann müsste es doch immer noch ein eigentlich in gegenrichtung verlaufendes 'echtes' feld geben, das von den polarisationsladungen ausgeht |
Ja, Reh-vers, im Grunde hast Du schon recht, nur kan das induzierte Feld nie größer sein, als das erregende - es ist ja eine Gegenreaktion des Materials.
Wenn epsiolon_r z.B. = 10 ist, nimmt die Polarisation mir 9/10 des Vakuum-Feldes weg, ich habe nur noch 1/10 der Feldstärke. Deshalb verhalten sich die Feldstärken umgekehrt wie die epsilon_r.
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 11. Jan 2007 15:09 Titel: |
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| eifelreh hat Folgendes geschrieben: |
Aber dann müsste es doch immer noch ein eigentlich in gegenrichtung verlaufendes 'echtes' feld geben, das von den polarisationsladungen ausgeht |
Ich glaube, mit 'echtem Feld' meinst du ein elektrisches Feld (E). In der Tat erzeugen die Polarisationsladungen ein elektrisches Feld, das von unten nach oben gerichtet ist.
Aber mit welchem Grund bezeichnest du das elektrische Feld (E) als ein 'echtes Feld' und die Felder der Polarisation (P) und der dielektrischen Verschiebung (D) nicht als 'echte Felder' ? (Sag sowas nicht zu laut, sonst bekommen die dielektrische Verschiebung D und die Polarisation P am Ende noch Minderwertigkeitskomplexe oder sind am Ende beleidigt  )
Was in deiner Skizze aus dem Bergmann-Schäfer dargestellt ist, sind NICHT die Feldlinien des elektrischen Feldes E !! Denn die Felder dieser Feldlinien haben eine andere Einheit als die des elektrischen Feldes (denn wie du weißt, ist epsilon_0 nicht einheitenlos), und im Fall des Feldes der Polarisation haben die Feldlinien sogar eine andere Richtung!
| eifelreh hat Folgendes geschrieben: | Die polarisation beschreibt also in etwa ein qua definitionem der wirkung der polarisationsladungen entgegengesetztes feld innerhalb des dielektrikums...?
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Da hast du nur eine (das elektrische Feld E) von mehreren Möglichkeiten im Kopf, wenn du von "der Wirkung" sprichst:
Von den Polarisationsladungen werden mehrere Dinge bewirkt:
1.) ein Polarisationsfeld, das von oben nach unten zeigt, und
2.) ein elektrisches Feld E_pol, das von unten nach oben zeigt.
So gesehen hängt also die Richtung "der Wirkung" davon ab, welche der mehreren Wirkungen du meinst.
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Die vektorielle Summe aus dem elektrischen Feld E, das auch außerhalb des Dielektrikums von oben nach unten zeigt, und dem elektrischen Feld E_pol, das von den Polarisationsladungen im Dielektrikum erzeugt wird und von unten nach oben zeigt, ist kleiner als E und von oben nach unten gerichtet. Das Dielektrikum schwächt also das äußere elektrische Feld in seinem Innern mit seinen Polarisationsladungen ab.
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| eifelreh hat Folgendes geschrieben: | .
Das dargestellte feld mit diel. ist aber definitiv anders (wohl immer stärker) als das eines kondensators ohne diel.? |
Magst du da mal ganz genau sagen, was für eine Situation dir da vorschwebt? Je nach Situation können da nämlich unterschiedliche Dinge passieren:
1) Du vergleichst da eine Situation ohne und mit Dielektrikum im Kondensator. Wie soll der Übergang zwischen diesen beiden Situationen erfolgen?
1 a) Soll dein Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen sein, während das Dielektrikum hineingeschoben wird? Dann bleibt die Spannung U auf den Kondensatorplatten konstant, und die Ladung Q auf den Kondensatorplatten kann sich verändern.
1 b) Oder soll dein Kondensator von der Spannungsquelle abgeklemmt sein, während das Dielektrikum hineingeschoben wird? Dann bleibt die Ladung Q auf den Kondensatorplatten konstant, und die Spannung U auf den Kondensatorplatten ändert sich.
2.) Von welchen "Feld mit Dielektrikum" redest du genau?
2a) Ich vermute, du meinst
2a1) das elektrische Feld E, und nicht zum Beispiel
2a2) das Feld der dielektrischen Verschiebung D oder
2a3) das Feld der Polarisation P.
2b1) Meinst du das elektrische Feld E innerhalb des Kondensators an der Stelle, an der sich vorher Luft und hinterher das Dielektrikum befindet? 2b2) Oder meinst du das elektrische Feld innerhalb des Kondensators an einer Stelle, an der sich vor und nach dem Einschieben des Dielektrikums Luft befindet?
2b3) Oder meinst du eine Art gemitteltes Gesamt-E-Feld E_mittel = U/d, das sich aus der Spannung U auf den Kondensatorplatten und dem Abstand d der Kondensatorplatten berechnet?
Und magst du dann nochmal sagen, was du denkst, wie sich dann "dein Feld" ändert, wenn man ein Dielektrikum in den Kondensator schiebt?
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eifelreh
Anmeldungsdatum: 04.06.2006
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| eifelreh Verfasst am: 12. Jan 2007 16:54 Titel: |
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Hallo Markus,
danke für deine ausführliche antwort - und die fragen. Das ganze ist mir nun auch durch deine fragen schon klarer, naja, ich sage mal: klar genug geworden. 
Stimmt, die möglichkeit von Q konst. hatte ich jetzt weggelassen und an eine bleibende spannungsquelle gedacht.
Hier wird also das (angelegte) E-Feld innerhalb des Kondensators
- im diel. kleiner, da die polarisation das äußere feld schwächt,
- außerhalb (soweit noch luft bleibt) größer, da mit U-konst und C steigend Q steigen muss. Und ja nach U=Q*C Ladung und Spannung (und damit auch das E-Feld) direkt proportional sind...?
Naja, wenn's denn so halbwegs richtig ist, bin ich doch schon glücklich...
reh-dukt... 
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