d - Allgemeine und theoretische Elektrotechnik

Stationäres elektrisches Feld im Leiter
Zur Bedeutung von «stationär»
(1) Metallischer Leiter im elektrischen Feld:
u
u
J
i
+
E
–
i
i
+ +
+ +
vD +
+
i
+
–
E
E
E
+
feldfrei
–
E
Stationäres
elektrisches
Feld im Leiter?
Kurzzeitiges Ungleichgewicht (< 10 fs),
d.h. Ladunsgträger wandern schnell
an die Oberfläche. Im nachfolgenden
Gleichgewicht ist Inneres feldfrei!
Langandauerndes Ungleichgewicht:
Quelle hält Potentialdifferenz aufrecht,
Ladungsträger wandern ständig, d.h.
stationär; Inneres ist nicht feldfrei.
Stationäres elektrisches Feld im Leiter
Zur Bedeutung von «stationär»
(2) Das elektrische Strömungsfeld:
«Nachschub»
Erster Hinweis auf
die Elektrodynamik.
• Wird die Potentialdifferenz (Spannung u) mit Hilfe
einer (starren) Urspannungsquelle aufrecht erhalten,
dann herrscht auch im Innern des Metalls
ein elektrisches Feld vor.
• Ladungen wandern stetig (Geschwindigkeit vD ) entsprechend
der im Innern wirkenden Coulombkraft.
• Es findet ein dauernder, d.h stationärer Ausgleichsvorgang
der Ladungen statt.
• Dieser kann nur aufrecht erhalten werden, wenn
die Spannungsquelle Ladungen «nachliefert», was
der Aufrecherhaltung der Spannung entspricht.
• Die Gesamtheit der stetig wandernden Ladungen
wird mit dem stationären Strömungsfeld J umschrieben
(wird oft auch mit S oder G bezeichnet).
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