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Forum "Elektrik" - Elektrische Feldstärke
Elektrische Feldstärke < Elektrik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Elektrische Feldstärke: 1 Platte vs 2 Platten
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:25 Mo 19.09.2022
Autor: Riesenradfahrrad

Hallo!

Ich möchte die Feldstärken zwei Situation vergleichen:
Eine Platte mit $Q^+$ geladen.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Eine weitere Platte mit $Q^-=-|Q^+|$ geladen.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Interessieren tut mich die Feldstärke an einem fixen Ort rechts von linken Platte, nahe dieser Platte (wo das Feld homogen ist und mithilfe der Flächenladungsdichte bestimmt werden kann).
Meine Frage: ist im unteren Fall das Feld dort doppelt so stark?


Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
        
Bezug
Elektrische Feldstärke: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 14:57 Mo 19.09.2022
Autor: chrisno

Du musst noch etwas zu den Platten sagen:
leitend oder nichtleitend?

Bezug
        
Bezug
Elektrische Feldstärke: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 19:33 Mo 19.09.2022
Autor: HJKweseleit

Metallische Platten (leitend):

Im oberen Fall verteilt sich die Ladund aus Symmetriegründen (im Idealfall:) gleichmäßig auf beide Seiten der Platte. Wenn man sich vorstellt, dass aus jedem Elektron sagen wir mal 30 Feldlinien austreten (tatsächlich ist das nur ein Modell, das mit der Realität nicht übereinstimmt - was wäre in den Lücken zwischen den Feldlinien?), dann kommen auf beiden Plattenseiten "gleich viele Feldlinien" heraus.

Im unteren Fall ziehen die negativen Ladungen die positiven mehr auf die rechte Seite herüber, so dass die Anzahl der hier austretenden Feldlinien größer und auf der anderen Seite kleiner wird. Damit erhöht sich auch die Feldstärke an der dortigen Plattenseite.

Je näher sich nun die Platten kommen, desto stärker wird der Effekt, im Idealfall treten "alle" (s.u.) Feldlinien der linken Platte rechts aus, so dass sich die Feldstärke dort im Vergleich zum obigen Bild verdoppelt. Bei einer größeren Entfernung ist der Effekt entsprechend schwächer.

Bemerkung:

a) Die Feldlinien treten aus einer LEITERoberfläche im elektroSTATISCHEN Zustand immer senkrecht zur Oberfläche aus.

Begründung: Träten sie schräg aus, könnten wir eines der Elektronen als Probeladung im Feld der anderen auffassen, das Feld würde dann schräg zur Oberfläche daran ziehen und das Elektron würde sich auf der Leiteroberfläche von selbst bewegen. Das ist im nicht-statischen Zustand der Fall, z.B. in einem stromdurchflossenen Draht.
Umgekehrt bedeutet dies: Wir könnten ein Elektron auf der Leiteroberfläche hin- und herschieben, ohne Arbeit zu verrichten, weil es sich senkrecht zur Kraft der anderen Feldlinien bewegte. Das bedeutet:

b) Die gesamte Oberfläche ist auf dem selben el. Energieniveau.

Folgerung: Würde ich von der pos. Platte irgendwo ein Elektron entfernen und zur negativen bringen, müsste ich unabhängig von Start- und Endpunkt die selbe el. Arbeit verrichten.

Diese berechnet sich (stückweise [mm] \mapsto [/mm] Integral) zu W=F*s=eE*s.

Somit ergibt sich die Arbeit aus der e*Weglänge*mittlere Feldstärke.

Wenn ich nun von der linken Seite der linken Platte ein Elektron auf die rechte Seite der rechten Platte bringe, muss ich die selbe Arbeit verrichten, als wenn ich sie von der rechten Seite der linken Platte auf die linke Seite der rechten Platte bringe. Der Weg ist dann länger, dafür das Feld auf dem Weg schwächer, es kann dort aber nicht verschwinden, denn sonst bräuchte ich gar keine Energie.

c) Es ist also nicht möglich, alle Feldlinien nur zwischen den Platten zu haben.

Bezug
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