Was ist der Unterschied zw. magnetischer Feldstärke & Flussdichte (vgl. elektrische Verschiebungsdichte & Feldstärke)?
Ich hatte es bislang immer so verstanden, dass die elektrische Verschiebungsdichte D und magnetische Feldstärke H materialunabhängige Größen sind, die die von einer elektrischen (bewegten) Ladung ausgehende Kraftwirkung beschreiben. Die elektrische Feldstärke E und magnetische Flussdichte B hingegen sind materialabhängig.
Doch verstehe ich so nicht, wieso in einem flussführenden Eisenring mit Luftspalt B sowohl im Ring als auch im Luftspalt sich nicht ändern darf (H soll sich stattdessen ändern), obwohl sie eigentlich materialunabhängig sein soll.
Betrachtet man nun auch die Einheiten, so stellt man fest, dass D und B auf die Fläche bezogen sind (erklärt ja auch ihre Bezeichnungen), während E und H längenbezogen sind. Selbst die Proportionalität der Feldgrößen zueinander (über die Materialbeziehungen) scheint so zu passen. Es scheint so, als ob ich die Bedeutung von H und B vertauscht habe. Doch lese ich im Internet oft, dass mit H die magnetische Erregung gemeint ist.
Was habe ich hier falsch verstanden? Für jede Hilfe wäre ich sehr denkbar.
1 Antwort
Doch verstehe ich so nicht, wieso in einem flussführenden Eisenring mit Luftspalt B sowohl im Ring als auch im Luftspalt sich nicht ändern darf (H soll sich stattdessen ändern), obwohl sie eigentlich materialunabhängig sein soll.
Wo siehst du da einen Widerspruch?
B ist die magnetische Flussdichte; diese ist quellenfrei - somit muss links und rechts einer Grenzfläche zweier Materialien die Normalkomponente vonB jeweils gleich sein. Das erklärt, warum im Luftspalt die selbe Flussdichte vorzufinden ist.
Der Einfluss der "freien Ströme" wird hingegen durch H beschrieben, was auf den Durchflutungssatz führt:
rot H = J
Der Unterschied zwischen B und H ist die Magnetisierung M, die sich aus den "inneren Strömen" ergibt.
H hat i.A. daher Quellen, B nicht:
Kommentare:
- Hier sieht man auch, warum man von "Magnetpolen" spricht, da das äußere Feld in der Luft aus Quellen zu stammen scheint bzw. auch als Potenzialfeld gedeutet werden kann.
- H und B sind innerhalb des Magneten sogar entgegengesetzt - das wird sehr oft übersehen.
Die Gesamtstromdichte ist die Summe gebundener und freier (Leitungs)ströme:
J = Jg + Jf
As Ampere'sche Gesetz (ein grundlegendes Naturgesetz) lautet
1/µ0 * rot B = J = Jg + Jf
Nun gilt für die Magnetierung M (die wird ja nur durch Jg erzeugt)
rot M = µ0 *Jg
Also haben wir am Ende
rot(B-M) = Jf
und wenn man nun definiert
µ0 * H = B-M
kann man das schreiben als
rot H = Jf
Wir haben also eine Größe H, deren "erzeugende Stromdichte" Jf ist und nicht die Gesamtstromdichte J.
(Vektoren sind hier fett)
Den Zusammenhang im Durchflutungsgesetz hatte ich noch nicht beachtet. Wenn H von der Magnetisierung bzw. den freien Strömen abhängt, müsste es dann nicht materialabhängig sein?