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vogs
Anmeldungsdatum: 12.02.2016
Beiträge: 19
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 vogs Verfasst am: 12. Feb 2016 22:40 Titel: Feldfreiheit Leiterinnenraum / Spannungsabfall bei Stromflus |
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Hallo,
ich habe 2 Fragen.
1.) Wie ist das genau zu erklären, dass das Leiterinnere feldfrei ist. Natürlich ist hier Elektrostatik vorausgesetzt.
Wenn ich z.B. auf einen Leiter (durch Ladungstrennung) eine positive Ladung aufbringe ist mir die Situation klar. Die Ladungsträger stoßen sich ab und "wandern" an den Rand des Leiters. Das innere ist feldfrei weil ja keine negativen Ladungsträger vorhanden sind.
Etwas unklarer wird mir die Situation, wenn auf einen Leiter durch Influenz (nehmen wir einen runden Leiter an) auf der linken Hälfte negative Ladungsträger influenziert werden (positive geladener Leiter eben links davon). Die gleiche positive Ladungsmenge wandert dann ja an den rechten Rand. Müsste somit nicht auch im Leiterinneren, zwischen linker und rechter Hälfte ein Feld vorhanden sein?
2.) Hier verlassen wir den Bereich der Elektrostatik. Mir geht es hier auch noch nicht um magnetische Erscheinungen o.ä. Allgemein frage ich mich, wie auf einem Leiterstück der Länge l eine Spannung U auftreten kann. Dazu muss ja ein elektrisches Feld vorhanden sein. Die Elektronen bewegen sich ja durch den Draht und sind ja nicht die Quelle des Feldes oder? Muss ich hier weiter Blicken und sagen, dass das elektrische Feld am Leiterstück l ein Teilfeld des Gesamtfeldes, welches z.B. durch eine Spannungsquelle hervorgerufen wird, ist? |
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mkm12
Anmeldungsdatum: 20.01.2016
Beiträge: 124
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| mkm12 Verfasst am: 13. Feb 2016 00:18 Titel: |
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Frage 1:
Die Ladungstrennung an dem Leiter, der einem äußeren elektrischen Feld ausgesetzt ist, geschieht durch Influenz, wie du richtig angegeben hast. Es ist das Wesen eines elektrischen Flusses, dass er an positiven Ladungträgern seinen Anfang hat und an negativen Ladungsträgern endet. Das genannte äußere elektrische Feld bewirkt natürlich auch einen elektrischen Fluss, der irgendwo seinen Anfang hat und zum Teil auf dem Leiter endet. An seiner gegenüberliegenden Seite beginnt der unterbrochene Fluss neu und setzt seinen ursprünglichen Weg fort. Das Leiterinnere kann eh keine elektrische Feldstärke haben, weil dann sofort ein Ladungsausgleich vor sich ginge.
Frage 2:
Du vermutest richtig: ohne elektrische Feldstärke und ihre Kraftwirkung gibt es keine Ladungsträgerbewegung |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 13. Feb 2016 03:52 Titel: Re: Feldfreiheit Leiterinnenraum / Spannungsabfall bei Strom |
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Hallo,
| Zitat: |
Etwas unklarer wird mir die Situation, wenn auf einen Leiter durch Influenz (nehmen wir einen runden Leiter an) auf der linken Hälfte negative Ladungsträger influenziert werden (positive geladener Leiter eben links davon). Die gleiche positive Ladungsmenge wandert dann ja an den rechten Rand. Müsste somit nicht auch im Leiterinneren, zwischen linker und rechter Hälfte ein Feld vorhanden sein?
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Wenn Du durch ein äußeres Feld Ladungen im Leiter verschiebst, bekommst Du auf dem Leiter (wie Du richtig schreibst) eine Ladungstrennung. Um das Feld im Inneren zu berechnen, musst Du die beiden Felder
- äußeres Feld
- Feld, das durch die Oberflächenladungen hervorgerufen wird
addieren. Für das Leiterinnere kommt dann 0 heraus.
Anders ausgedrückt: Wenn im Inneren eines metallischen Leiters ein E-Feld auftritt, verschieben sich die Leitungselektronen so lange, bis im Leiterinneren kein Feld mehr herrscht.
| Zitat: |
2.) Hier verlassen wir den Bereich der Elektrostatik. Mir geht es hier auch noch nicht um magnetische Erscheinungen o.ä. Allgemein frage ich mich, wie auf einem Leiterstück der Länge l eine Spannung U auftreten kann. Dazu muss ja ein elektrisches Feld vorhanden sein. Die Elektronen bewegen sich ja durch den Draht und sind ja nicht die Quelle des Feldes oder? Muss ich hier weiter Blicken und sagen, dass das elektrische Feld am Leiterstück l ein Teilfeld des Gesamtfeldes, welches z.B. durch eine Spannungsquelle hervorgerufen wird, ist? |
Welchen Versuch hast Du vor Augen? Eine Spule an einem Wechselstromgenerator? Beachte hierbei, dass der Maschensatz nicht gilt, wenn Du Wege entlang des Spulendrahtes zulässt.
Viele Grüße
Michael |
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vogs
Anmeldungsdatum: 12.02.2016
Beiträge: 19
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| vogs Verfasst am: 14. Feb 2016 10:51 Titel: |
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Danke für die Antworten.
Ich hab da noch eine Frage zum Faradayschen Käfig. Die Abschirmung funktioniert ja nur von innen nach außen. Daher muss das Innere Ladungsfrei sein. Ist der menschl. Körper immer komplett ladungsfrei, dass kann ich mir ja nur schwer vorstellen. |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 14. Feb 2016 13:01 Titel: |
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Hallo,
| vogs hat Folgendes geschrieben: |
Ich hab da noch eine Frage zum Faradayschen Käfig. Die Abschirmung funktioniert ja nur von innen nach außen. Daher muss das Innere Ladungsfrei sein. Ist der menschl. Körper immer komplett ladungsfrei, dass kann ich mir ja nur schwer vorstellen. |
Du denkst vermutlich daran, dass im Körper (z. B. an den Nerven) eine elektrische Informationsübertragung stattfindet.
Dazu folgende Einschränkungen und Präzisierungen:
- Der Faraday'sche Käfig ist im Inneren nicht per se ladungsfrei; die Ladungen sind bloß insgesamt gegeneinander ausgeglichen.
- Die Abschirmung bezieht sich nur auf statische Felder und funktioniert nur dann, wenn eine ausreichend große Dichte an freien Ladungsträgern auf der Oberfläche vorhanden ist. Wenn die Dichte an freien Ladungsträgern nicht ausreicht, dringen die Felder ein wenig in den Körper ein.
- Es können sowohl Wechselfelder im Inneren erzeugt werden (Stromfluss entlang der Nervenbahnen) als auch von außen eindringen. Die von außen eindringenden Wechselfelder werden allerdings durch Umwandlung der Feldenergie in Wärme abgeschwächt (Skineffekt).
Viele Grüße
Michael |
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vogs
Anmeldungsdatum: 12.02.2016
Beiträge: 19
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| vogs Verfasst am: 15. Feb 2016 21:27 Titel: |
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Danke für die Info. Soweit, so klar. Dann ist es wohl wirklich so, dass im Körper quasi 100%iges Gleichgewicht herrscht. Eben das ist für mich etwas schwierig zu glauben aber ok  |
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