Elektrisches Feld bei einem dielektrischen Material?
Die Amplitude eines Elektrischen Feldes wird durch ein dielektrisches Material gesenkt, da das E Feld das Material polarisiert und sich ein entgegengesetztes E Feld aufbaut. Doch ist es auf der "anderen Seite" (wie kann man das anders sagen?) immer noch dadurch hinabgesetzt (abgesehen davon das es mit 1/r^2 abgenommen hat)? Oder ist es nur in dem Material abgesenkt?
Sollte es nicht sogar stärker sein beim "austritt"? Immerhin ist das hier ein Positives Elektrisches Feld und die Polarisierung bewirkt das sich Positive Ladungen weiter an der Rückseite ansammeln.
Oder.. Hat die eigentliche Ladungsquelle garkeinen direkten Einfluss mehr auf die Rückseite, sondern nur noch indirekt durch diese Polarisierung und somit entsteht das Feld (rot umkreist) durch die Positiven Ladungsträger im Medium?
Wo hast du das Interesse her um sowas zu verstehen? &Wofür braucht man das beruflich?
Ich will einfach den Elektromagnetismus verstehen, angefangen das ich die Maxwell Gleichungen richtig interpretieren und anwenden kann. Man braucht doch nicht alles nur für Geld.
In der Abbildung soll es doch aber ein homogenes Feld sein. Also keine Abnahme mit 1/r²
Stimmt!
2 Antworten
Allgemein ergibt sich das Elektrische Feld durch den Zusammenhang E=D/epsilon.
Wie sich also E verhält wird durch D bestimmt.
Wenn wir einen Plattenkondensator mitn zwei unterschiedlichen Dielektrika annehmen gilt zunächst aufgrund des Aufbaus (symmetrie) und der Sprungbedingungen an nicht Leitfähigen Materialien, dass D eigentlich nur die Plattenladung Q durch die Oberfläche der Platte ist.
Also D=Q/A und das im gesamten Kondensator.
Da D konstant ist verhält sich E bei selber Ladung einfach nur indirekt proportional zu Epsilon. Sprich in einem Gebiet mit Epsilon_r größer 1 (Polarisation in Feldrichtung) ist das Elektrische Feld kleiner als im Vakuum.
Von welcher Seite man es betrachtet ist dabei egal, also man kann sagen, das Feld ist vorm Dielektrika oder hinterm Dielektrika stärker.
Das klingt zwar zunächst komisch, denn warum sollte ein Polarisierbares Material die Feldstärke senken? Aber das ist in so fern logisch, wenn man die Verknüpfung so anschreibt D=E*epsilon. Sprich bei gleich bleibenden Elektrischen Feld steigt die elektrische Flussdichte und damit der Elektrische Fluss im Material.
Je nachdem wie du also D in deinem Raumgebiet vor dem Dielektrikum vorgibst wird sich also E verhalten. Bei idealen Dielektrika bleibt aber D konstant unabhängig vom Dielektrikum, somit wäre E außerhalb größer. Allerdings gilt das nur wenn man D fix vorgibt. Im allgemeinen verändert das Dielektrikum das Raumgebiet und es kann auch dazu führen, dass D eben nicht mehr homogen ist. ZB dann wenn du einfach eine geladene Platte angibst wird die Elektronenverteilung auf dieser Platte und damit D von der Anwesenheit des Dielektrikums beeinflusst.
Das Thema im Studium ist bei mir eine Weile her... in einem einfachen Fall, Plattenkondensator, gilt ja E=U/d. Das ist unabhängig von Epsilon. Neben dem elektrischen Feld gibt es aber noch die elektrische Flussdichte D. D=Epsilon*E. D ist in deinem Fall (unterschiedliche Schichten) entsprechend nicht kontinuierlich. Aber du kannst es einfach berechnen durch die Formel. Es ist also nur innerhalb des Materials größer.
PS: Es gibt die sogenannten Kontinuitätsgleichungen. Also wie sich E-Feld, D-Feld, H-Feld und B-Feld jeweils an Grenzflächen (Ortogonal und tangential) verhalten. Die muss man sich anschauen, dann versteht man viel mehr. Ich habe die leider nie in dem Maße verinnerlicht, dass ich sie sicher auswendig kann.
Der Sprung der Tangentialkomponente von E = 0
Der Sprung der Normalkomponente von B = 0
Der Sprung der Normalkomponente von D entspricht der Flächenladungsdichte.
Der Sprung der Tagentialkomponente von H entspricht der Flächenstromdichte.
Das sind die 4 Bedingungen.
Für D und E im Plattenkondenstor kommt es auf die Schichtung an. Ein Schichtung der (idealen) Dielektrika parallel zu den Platten erzeugt ein homogenes D Feld und E ergibt sich in den Schichten über D=E/epsilon.
Eine Schichtung senkrecht auf die Platten ergibt ein Homogenes E Feld mit inhomogenen D Feld.
Im allgemeinen Fall sind da beide Felder inhomogen.
Puuh, ok danke! Habe auch eine Simulation gefunden die das bestätigt: https://demonstrations.wolfram.com/DielectricSphereInAUniformElectricField/ wie kann es sein das sowas nicht von Anfang an erklärt wird? Also das ist doch eine Frage die sich direkt am Anfang wenn man mit dem Thema anfängt automatisch stellt "wie sieht das Feld um ein anderes Medium aus" (In einigen Tagen schreibe ich meine Thermo, Elektromagnetismus Klausur und lerne momentan mit dem Buch "A Student's Guide to Maxwell's Equations")