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Herleitung: Feldlinien E-Feld senkrecht auf Leiteroberfläche
 
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muphys



Anmeldungsdatum: 15.11.2016
Beiträge: 11

Beitrag muphys Verfasst am: 31. März 2017 09:42    Titel: Herleitung: Feldlinien E-Feld senkrecht auf Leiteroberfläche Antworten mit Zitat

Hi zusammen

Die Aufgabe:

Betrachen Sie einen beliebigen Leiter im Kontext der Elektrostatik. Zeigen Sie, dass das elektrische Feld immer senkrecht zur Oberfläche des Leiters steht. Hinweis: Benutzen Sie den Satz von Stokes.

Meine Ideen:

Ich habe mir hier wirklich den Kopf darüber zerbrochen, aber ich sehe überhaupt keinen Ansatz, wie ich das zeigen soll. Natürlich ist mir die intuitive Lösung des Problems bekannt, aber das ist hier ja nicht gefragt. Der Satz von Stokes lautet hier angewandt:

Da wir hier ein statisches problem betrachten ist

und somit auch das ganze Integral, bzw. beide Integrale. Wie ich diese Erkenntnis jetzt benutzen kann, um zu zeigen, dass die Feldlinien senkrecht auf der Leiterobefläche stehen, ist mir aber noch ein Rätsel. Egal wie ich es drehe und wende, die Konservativität des E-Feldes zwingt das geschlossene Wegintegral über den Rand der Fläche identisch Null zu sein.

Wäre wirklich froh, wenn mir hier irgendwer ein Stückchen auf die Sprünge helfen könnte, ich blicke hier echt nicht durch... Hammer

Cheerio Prost
Muphys
Neutrinowind



Anmeldungsdatum: 01.04.2017
Beiträge: 29

Beitrag Neutrinowind Verfasst am: 01. Apr 2017 13:17    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo

Denke dir mal ein beliebig kleines (infinitesimales) Rechteck um einen Punkt des Leiters.
Berechne für dieses Kästchen das Ringintegral. Bedenke was mit dem Ringintegral passiert wenn das kästchen infinitesimal klein ist. Ziehe es gedanklich um den betrachteten Punkt zusammen.

Bis hierhin erstmal.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399

Beitrag ML Verfasst am: 01. Apr 2017 14:51    Titel: Re: Herleitung: Feldlinien E-Feld senkrecht auf Leiteroberfl Antworten mit Zitat

Hallo,

muphys hat Folgendes geschrieben:

Betrachen Sie einen beliebigen Leiter im Kontext der Elektrostatik. Zeigen Sie, dass das elektrische Feld immer senkrecht zur Oberfläche des Leiters steht. Hinweis: Benutzen Sie den Satz von Stokes.

Ich wage mal einen Versuch, bin mir aber nicht mehr sicher, ob die Überlegung komplett wasserdicht ist.

Wir betrachten die nebenstehende Skizze mit einem angedeuteten Ringumlauf um eine Kurve.
Voraussetzungsgemäß gilt entsprechend dem Induktionsgesetz:

Wenn voraussetzungsgemäß kein Stromfluss im Leiter stattfindet, so herrscht im Leiter und damit: . Wir können also die blauen Anteile des Ringintegrals ignorieren und müssen nur das Äußere des Leiters betrachten.

Wir wählen einen Ringumlauf mit sehr kleinen Längen- und Breitenabmessungen. Das bedeutet, dass die E-Feldstärke an den roten Abschnitten gleich groß ist und kompensiert wird, wenn wir einmal im Kreis herum integrieren. Das Ringintegral über E setzt sich also nur aus dem vertikalen (schwarz eingezeichneten) Stück zusammen. Das Ringintegral über dieses Stück ist aber gerade null, da gilt. Wenn aber die tangentiale Komponente des E-Feldes null ist, so kann das E-Feld nur senkrecht aus dem Metall zeigen.


Viele Grüße
Michael



Skizze.png
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