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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Elektrische/Magnetische Feldstärke und Flussdichte?


Gluonisierer
15.12.10, 19:31
Hallo zusammen,

ich habe Schwierigkeiten den Unterschied bzw. den Zusammenhang zwischen dem E- und dem D-Feld, sowie dem B- und dem H-Feld zu verstehen.

Für das D-Feld gibt es ja viele verschiedene Namen - elektrische Flussdichte, dielektrische Verschiebungsdichte, elektrische Erregung.

Ich finde, dass der Name elektrische Erregung am besten die Bedeutung des Feldes veranschaulicht, da das Feld ja nur von freien Ladungen erzeugt wird - also die "Ursache" ist. Das gleiche gilt für die magnetische Erregung.

Aber warum hat man dem B-Feld, also dem wirklich physikalisch existierendem Feld, den Namen magnetische Flussdichte gegeben, während das H-Feld magnetische Feldstärke heißt? Anderseits trägt das physikalisch existierende E-Feld den Namen elektrische Feldstärke und das D-Feld wird als elektrische Flussdichte bezeichnet. Also genau verkehrt herum.

Was hat das für einen Hintergrund? Oder ist das nur historisch bedingt?

Wichtig für mich ist es auch, die Maxwell-Gleichungen in Materie zu verstehen. Schaut man sich beispielsweise in dem Wikipedia-Artikel die Gleichungen gleich am Anfang an:

http://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen

, so treten dort sowohl E, D, B und H auf. Für mich ist allerdings vollkommen unklar, warum an welcher Stelle welches Feld steht. Die Maxwell-Gleichungen im Vakuum sind mir vollkommen klar.

Vielleicht weiß jemand eine einfache Veranschaulichung des Ganzen?

Gruß,
Gluonisierer

Slash
17.12.10, 00:15
Hallo Gluonisierer,

bin kein Physiker und keine E-Techniker (also gerne korrigieren).

Anschaulich (in meiner Vorstellung) - und du hast nach einer Veranschaulichung gefragt, ist das E-Feld "halt" der Wasserdruck (stimmt nicht ganz - ist die Spannung, aber egal) und so ist es auch mit H-Feld.

Jetzt hängt es von den "Leitwerten" (ohmscher Widerstand, bzw. spezifischer Widerstand) (Fläche!)) ab, wieviel tatsächlich "fließt" und das sind die Flussdichten. (Analogie zu I=U/R - stimmt aber nicht ganz).

Aber ein grober Versuch.
:-)
Hat vielleicht geholfen - war vielleicht auch ganz falsch.

Viele Grüße!

Slash /

Gluonisierer
17.12.10, 15:59
Hallo Slash,

danke für deine Antwort.

Die elektrische Flussdichte und die elektrische Feldstärke hängen nicht mit dem ohmschen Widerstand zusammen. Das ist leider falsch. Es handelt sich nicht um einen "Stromfluss", sondern um die Stärke eines elektrischen Feldes.

Die elektrische Flussdichte, oder eben auch elektrische Erregung, ist ein elektrisches Feld, dass nur von freien Ladungen erzeugt wird - nicht aber von induzierten Ladungsverschiebungen. (da man nicht alle Quellen des elektrischen Feldes dabei beachtet, hat die elektrische Flussdichte keine tatsächliche physikalische Bedeutung, sondern ist nur ein mathematisches Hilfsmittel)

Wenn du beispielsweise ein Dielektrikum (z.B. Wasser) zwischen zwei Kondensatorplatten schiebst, verringert sich nicht die elektrische Erregung, aber das resultierende elektrische Feld wird geschwächt, da die Wassermoleküle sich so ausrichten, um dem Feld entgegenzuwirken (Polarisation).

Da bin ich mir allerdings auch nicht 100%-ig sicher, ob das stimmt. Also dann wiederrum mich korrigieren, falls nötig :).

Wenn jetzt aber z.B. eine elektromagnetische Welle in Materie eintritt, dann habe ich keine Ahnung, was genau das D-Feld aussagt. Meine Dozenten schreiben die Maxwell'schen Formeln für Materie dann immer hin, als wären sie selbsterklärend.

Gruß,
Gluonisierer

Hawkwind
17.12.10, 16:19
Aber warum hat man dem B-Feld, also dem wirklich physikalisch existierendem Feld, den Namen magnetische Flussdichte gegeben, während das H-Feld magnetische Feldstärke heißt? Anderseits trägt das physikalisch existierende E-Feld den Namen elektrische Feldstärke und das D-Feld wird als elektrische Flussdichte bezeichnet. Also genau verkehrt herum.

Was hat das für einen Hintergrund? Oder ist das nur historisch bedingt?
Gruß,
Gluonisierer

Das schätze ich mal so ein .. und dann kommt manchmal so ein Murks heraus.
Im Englischen, z.B.

E = electric field
B = magnetic field

D = electric displacement field
H = magnetizing field

sieht es etwas konsistenter aus, und man erkennt leichter, dass E und B zusammen gehören (ergeben sich ja auch direkt aus den Ableitungen des skalaren und des Vektorpotenzials).
Allerdings wird H auch im Englischen gelegentlich einfach "magnetic field" genannt. :(

Besonders B und H habe ich mir auch nie wirklich merken können und muss immer wieder nachgucken, was was ist.

Gruß,
Hawkwind

eigenvector
17.12.10, 16:40
Ich behaupte mal, das ist Konvention.
So findet man z.B. nach Bergmann-Schaefer Bd. 2, 7. Aufl. die Bezeichnungen:
B: magnetische Feldstärke,
H: magnetische Erregung.

Gluonisierer
18.12.10, 18:53
Hallo,

danke für die Antworten.

Bzgl. der Maxwell-Gleichung habe ich einen Artikel gefunden, der das Alles ganz gut erklärt:

http://de.wikipedia.org/wiki/Materialgleichungen_der_Elektrodynamik

Aber noch eine Verständnisfrage: Das magnetische Feld berechnet sich ja zu:
B = mu0 * (H + M)

Ein Permanentmagnet hat ja nur eine Magnetisierung M, aber keine freien Ströme, also ist das H-Feld Null. Die Magnetisierung ist aber außerhalb des Permanentmagneten auch Null, dennoch existiert offensichtlich ein Feld auch im Bereich um den Permanentmagneten herum.
Wo ist der Denkfehler?

Hawkwind
18.12.10, 19:25
Ein Permanentmagnet hat ja nur eine Magnetisierung M, aber keine freien Ströme, also ist das H-Feld Null.

Das ist nicht korrekt, denke ich: Permanentmagneten selbst sind Quellen des H-Feldes; die ausgerichteten magnetischen Elementar-Momente von Permanentmagneten haben denselben Effekt wie Kreisströme.

Slash
19.12.10, 00:47
Hallo Gluonisierer,

nichts zu danken. Aber ich hatte das anders gemeint und zwar im Sinne einer Analogie zur besseren Vorstellung.

Zum Beispiel in
http://mathsrv.ku-eichstaett.de/MGF/homes/didphy/skripten/EMG.pdf
Abschnitt 1.3.1

bzw. besser in
http://www.elektroniktutor.de/grundlg/m_kreis.html

Analogie elektr. Widerstand <-> magn. Widerstand
Elektr. Leitfähigkeit <-> Permeabilität
etc.
Aber ob es dir in deiner konkreten Frage, weiterhilft weiß ich nicht...

Viele Grüße!
Slash