d - Allgemeine und theoretische Elektrotechnik

Elektrische Stromdichte XI
Zur Mikrophysik des Ladungstransportes
(2) Fazit:
J = E
[Sm/mm 2 ]
Ag 62.5
Cu 58.8
Au 43.5
Al 35.7
Querschnitt: mm2 Länge:
oder:
m
Ag = 62.5·10 6 S/m
• Als Ursache elektrischer Strömungsfelder und Stromstärken
müssen elektrische Felder vorhanden sein.
• Dies ist eine allgemeine Darstellung des Ohmschen Gesetzes.
• Die Beweglichkeit b ist für negative Ladungsträger auch
negativ. Somit ist die Leitfähigkeit stets eine positive Grösse.
• Die Leitfähigkeit widerspiegelt die «Reibung» der Ladungsträger
am Ionengitter des Leitermaterials.
• Das Ohmsche Gesetz gilt nicht immer: Es gibt auch kompliziertere
Zusammenhänge zwischen J und E (z.B. wenn das
Magnetfeld die Leitfähigkeit beeinflusst).
• Selbst bei kleinen Strömen bewegen sich bereits erhebliche
Ladungsmengen durch das Ionengitter, fast unbemerkt von
aussen: (a) Der Leiter ist neutral, (b) Trägerstrom und feste
Ionenbilden temporäre Di- bzw. Multi-Pole mit entsprechend
lokal abklingenden Feldern (siehe Folie 63).
Elektrische Stromdichte XII
Beispiel: «Ladungsträgerrelaxation»
(1) Das instationäre zeitliche Verhalten des Ladungsausgleichs:
() I
t + div J = 0
t + div ( E)=
t + div D
() II
J = E
( III)
div D =
Beschreibt das
Zeitverhalten im
Innern des Leiters.
• Das Innere des
Leiters ist feldfrei,
d.h. es ist auch
ladungsfrei, bzw.
neutral.
t
=
t +
+ = 0
-249-
-250-
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