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Elektrisches Feld zwischen zwei Flächen
 
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gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 30. März 2016 17:00    Titel: Elektrisches Feld zwischen zwei Flächen Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich habe eine Aufgabe zum elektr. Feld:
Zitat:
Zwei unendliche parallele homogen geladenen Flächen befinden sich im Abstand s=2cm, ihre Flächenladungsdichten sind und . Berechnen Sie das elektr. Feld innerhalb und außerhalb der geladenen Flächen.


Also dazu habe ich hier zwei Formeln:

1.
2.
Und die 2. ist definitiv für das elektr. Feld innerhalb der zwei Flächen.

Aber erstmal möchte ich wissen, wie man da genau auf die Formel kommt. Der Fluss gibt ja die Anzahl der Feldlinien an, die durch das sehr kleine Flächenelement dS laufen. Oder halt einfach für die gesamte Fläche S und das elektr. Feld E.

Fragen dazu:
1. Ich weiß, dass man E graphisch mit Feldlinien darstellen kann, aber wie kann man sich E vorstellen?
2. Wie komme ich auf die Formel 1. und 2. ?

Obige Information ist alles was ich derzeit weiß.

Gruß
gralus

Gruß
gralus
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 31. März 2016 12:07    Titel: Antworten mit Zitat

Also allgemine gillt ja die Feldstärke als das Verhältnis von der Coulumbkraft eines geladenen Teilchens zu der Ladung selbst, also Coulumb.

Also E=F/C

Aber wie hängt das nun mit der Flächendichte zusammen?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 31. März 2016 12:44    Titel: Antworten mit Zitat

gralus hat Folgendes geschrieben:
2. Wie komme ich auf die Formel 1. und 2. ?


In der Umgebung einer geladenen Platte gilt allgemein die erste Formel. Die Feldstärke ist senkrecht zur Platte nach beiden Seiten gerichtet. Die Gesamtfeldstärke ergibt sich dann durch Überlagerung der Felder beider Platten. Haben die Ladungen beider Platten unterschiedliches Vorzeichen, addieren sich die Feldstärkebeträge im Bereich zwischen den Platten und subtrahieren sich die Feldstärkebeträge außerhalb der beiden Platten.

Sind die Ladungen auf beiden Platten betragsmäßig gleich groß wie bei einem Plattenkondensator, ergibt sich deshalb für den Raum zwischen den Platten Deine zweite Formel, während das Feld außerhalb der Platten zu Null wird. In der vorliegenden Aufgabe ist das allerdings nicht der Fall, da die Ladungen zwar unterschiedliches Vorzeichen, aber auch unterschiedliche Beträge haben.
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 31. März 2016 15:29    Titel: Antworten mit Zitat

Ah ok danke.

Also angenommen ich hab eine Platte, die pos. geladen ist, dann zeigen die Feldlinien weg von der Platte und wenn diese neg. geladen ist, dann zeigen die Feldlinien zur Platte und wenn dann zwei Platten da sind, dann zeigen die Feldlinien von der pos. zur neg. Das ist mir klar.

Aber irgendwie finde ich keine Information dazu, wenn ich 2 verschiedene Flächen/Platten habe. Nicht im Skript und auch nicht per Google. Immer wird auf den Plattenkondensator verwiesen, doch bei diesen hat man ja gleich große Platten.
mkm12



Anmeldungsdatum: 20.01.2016
Beiträge: 124

Beitrag mkm12 Verfasst am: 31. März 2016 19:10    Titel: Antworten mit Zitat

Die Ladungsdichten entsprechen den elektrischen Flussdichten. Zwischen den Platten ist eine elektrische Flussdichte, die der kleineren (betragsmäßig) entspricht. Die Platte mit der größeren Flächenladung sendet den überschüssigen Anteil des elektrischen Flusses nach außen.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 31. März 2016 19:13    Titel: Antworten mit Zitat

gralus hat Folgendes geschrieben:
Aber irgendwie finde ich keine Information dazu, wenn ich 2 verschiedene Flächen/Platten habe.


Ich hab' Dir doch schon beschrieben, wie's geht:

GvC hat Folgendes geschrieben:
In der Umgebung einer geladenen Platte gilt allgemein die erste Formel. Die Feldstärke ist senkrecht zur Platte nach beiden Seiten gerichtet. Die Gesamtfeldstärke ergibt sich dann durch Überlagerung der Felder beider Platten. Haben die Ladungen beider Platten unterschiedliches Vorzeichen, addieren sich die Feldstärkebeträge im Bereich zwischen den Platten und subtrahieren sich die Feldstärkebeträge außerhalb der beiden Platten.


Das gilt für beliebige Plattenladungsbeträge und unterschiedlichen Vorzeichen. Anschließend hatte ich Dir noch den Sonderfall beschrieben, wie man bei gleichen Ladungsbeträgen, aber unterschiedlichen Vorzeichen, auf die zweite Formel kommt.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 31. März 2016 19:24    Titel: Antworten mit Zitat

Im vorliegenden Fall ergibt das zwischen den Platten E1 = 5,65 MV/m von Platte 1 zu Platte 2 gerichtet, und außerhalb der Platten E2 = 1,13 MV/m jeweils nach außen, also von den Platten weg gerichtet.

Das Ergebnis zeigt übrigens, dass sich der Aufgabensteller wenig Gedanken über die Realitätstreue gemacht hat. Denn eine Homogenfeldstärke von 5,65 MV/m ist nicht möglich, da die Durchschlagfeldstärke in Luft ca. 3 MV/m beträgt.
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 01. Apr 2016 16:23    Titel: Antworten mit Zitat

Achso d.h. das maximale ist 3 MV/m? Also was drüber ist schlägt sowieso durch? Oder wie ist das gemeint?

Also im Prinzip kann man ja sgen, wenn ich zwei Metallplatten nebeneinander mache und da ensteht ein elektr. Feld mit der Feldstärke 3 MV/m, dann sieht man so Blitze von der einen Platte zur anderen, also es schlägt durch. Aber das geht nur bei 3 MV/m. Ist das so gemeint?

Und warum ist der Abstand hier egal?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 01. Apr 2016 16:36    Titel: Antworten mit Zitat

gralus hat Folgendes geschrieben:
Achso d.h. das maximale ist 3 MV/m? Also was drüber ist schlägt sowieso durch?


So ist es. Aber vielleicht ist die Anordnung ja nicht in Luft, sondern in SF6, da ist die Durchschlagfestigkeit etwa dreimal so hoch wie in Luft, und die Permittivität ist genauso groß.

gralus hat Folgendes geschrieben:
Und warum ist der Abstand hier egal?


Ich verstehe nicht so recht, worauf Du hinauswillst. Hier geht es um die Feldstärke, und die ist nur abhängig von der (hier vorgegebenen) Flächenladungsdichte.
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 01. Apr 2016 16:38    Titel: Antworten mit Zitat

Achso, ich verstehe, danke.

Naja, ich muss glaub ich davon wegkommen, wenn mehrer Größen gegeben sind, dass ich nicht zwingend alle davon verwenden muss, um auf das Ergebnis zu kommen smile.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 01. Apr 2016 17:03    Titel: Antworten mit Zitat

gralus hat Folgendes geschrieben:
Naja, ich muss glaub ich davon wegkommen, wenn mehrer Größen gegeben sind, dass ich nicht zwingend alle davon verwenden muss, um auf das Ergebnis zu kommen


Vermutlich hat die Aufgabe einen weiteren Teil, in dem nach der Spannung zwischen den Platten gefragt ist. Dafür benötigst Du bei gegebener Feldstärke den Plattenabstand (U=E*s).
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