Diskussion:Elektrische Flussdichte

Der elektrische Fluss Q ...

Hinweis: Man verwendet auch den griechischen Buchstaben PSI für den elektrischen Fluss --Andreasm82 11:57, 27. Feb. 2007 (CET)

Unklarheit

Ich habe grade den Artikel gelesen und empfinde folgende Stelle als unklar: "[...] doch ist die elektrische Flussdichte anders als die Flächenladungsdichte eine vektorielle Größe. Sie ist eine Feldgröße." Die Formulierung ist nicht gut gewählt und lässt offen, ob die el. Flussdichte eine vektorielle Größe oder eine Feldgröße oder beides ist.

Was ist daran unklar? "... doch ist die elektrische Flussdichte ... eine verktorielle Größe." Find ich ziemlich klar. Und eine "Feldgröße" ist (siehe elektrisches Feld) auch eine vektorielle Größe, das ist keinerlei Widerspruch. Antwort also: Sie ist tatsächlich beides. --PeterFrankfurt 23:40, 21. Jun. 2007 (CEST)

Flussdichte und Stromdichte

könnten wir den unterschied zwischen den beiden noch erläutern? -- W!B: 10:18, 20. Aug. 2007 (CEST)

Ups, das ist ja nun was vollkommen Verschiedenes. Wer sollte das denn verwechseln? Wenn man das in den Artikel einbauen würde, würden garantiert viele Klagen kommen, dass das nur der Verwirrung diene. --PeterFrankfurt 18:21, 20. Aug. 2007 (CEST)

EdA

ich habe mir mal erlaubt zusätzlich die Definition über die Feldstärke hinzuzufügen, da sie eigentlich sogar die gebräuchlichere und die ältere Variante ist, auch wenn die Variante über DdA die logischere ist. -Mifritscher 15:14, 28. Mai 2008 (CEST)

hmm, nachdem es ohne weitere Bemerkung an dieser Stelle rueckgaengig gemacht worden ist:

das Problem EdA vs. DdA ist folgender: in sehr vielen Lehrbuechern, Vorlesungen etc. und v.a. auch aelteren Dokumentationen wird der elektr. Fluss schlicht als EdA definiert, was auch die aeltere Definition zu sein scheint, als man vom Polarisationen innerhalb von Molekuelen noch nichts wusste. Ich weiss, es ist nur eine Konstante, aber sie ist nunmal verbreitet (so was ich gesehen habe sogar verbreiteter als DdA).

und zwar nicht Fluss=DdA, mit einem Faktor ist es EdA, sondern Fluss=EdA. Ich finde man sollte zumindest darauf hinweisen, dass es mehrere Definitionen des elektrischen Flusses gibt. Mich hat das am Anfang naemlich auch sehr verwirrt.

Habe mal eine Google-Stichprobe ueber die erste Seite gemacht, wobei ich die Wikipedia weggelassen habe:

EdA: http://www.uni-tuebingen.de/uni/pki/skript_ppt_08/Feld_E_SvGauss.ppt (S. 13) http://www.ipf.uni-stuttgart.de/lehre/online-skript/e20_03.html http://www.physik.uni-dortmund.de/e5/download/lehre/vorlesungen/A1-WS0607/A1_06_07_02_4p.pdf http://www.uni-saarland.de/fak7/jacobs/lehre/ss05/05-KW16.pdf http://www.pi.physik.uni-frankfurt.de/veranstaltungen/physik2pdfs/kapitel2.pdf http://wwws.htwk-leipzig.de/~tmassman/studies1/physik/extra/6.1.2%20Elektrisches%20Feld.pdf (S.4)

DdA: http://lexikon.meyers.de/meyers/Elektrischer_Fluss

Also scheint es gerade an den Unis den Konsens zu geben den Fluss als EdA zu definieren. In Wuerzburg ist es genauso, da kommt man allerdings ohne Passwort nicht ran.

Wir hatten es gerade in der Uebung auch darueber, da kam der Leiter zu dem Schluss, dass DdA eigentlich logischer ist (Argumentation aehnlich http://www.physikerboard.de/topic,10604,-elektrischer-fluss.html), EdA aber verbreiterter ist und wir deswegen EdA verwenden. Wie das Google-Stimmungsbild, was eigentlich zu einem Uni-Stimmungsbild geworden ist, machen es die meisten Unis genauso.

Zusammengefasst: Es waere sinnvoll beide Definitionen hereinzunehmen. Dein Einwand dass es im naechsten Abschnitt so steht stimmt nicht, da er nur das Verhaeltniss zwischen der Definition DdA und der Feldstaerke angibt, was was anderes als die Defintion Fluss=EdA ist.

Zumal bei Elektrischer_Fluss die Feldstaerke gar nicht enthalten ist.

Nochmal: Ich bin nicht gegen die Definition Fluss=DdA, sondern moechte nur dass zusaetzlich die Definition Fluss=EdA enthalten ist, um die Verwirrung zu verringern. In diesem Zusammenhan kann gern geschrieben werden, dass EdA nur historisch bedingt ist, DdA aber die natuerlichere ist.

P.S. bitte entschuldigt meine Nachlassigkeit, ich weiss dass es nicht nur EdA bzw. DdA ist, wollte mir nur die unnoetige Schreibarbeit ersparen, weil klar ist was gemeint ist. -Mifritscher 16:35, 28. Mai 2008 (CEST)

Hi, Unter E wird in diesem Kontext die elektrische Feldstärke verstanden. Unter D die elektrische Flussdichte, so wie im Artikel angegeben. In der von Dir hinzugefügten zusätzlichen zweiten Gleichung mit "elektr_Fluss=Int(E)dA" kommst Du zu der Gleichsetzung E = D, was nun gar nicht passt. Das Flächenintegral einer Feldstärke ist auch niemals ein Fluss, das gilt ganz allgemein. Deswegen würde dieser offensichtliche Fehler von mir gleich korrigiert. Auch die Dimension passt bei so einer "wilden" Gleichsetzung nicht. Der im einfachsten Fall konstante Faktor, über den E und D verknüpft ist, nennt man dielektrische Leitfähigkeit und diese Gleichung ist eine aus den Materialgleichungen und im 2. Abschnitt dieses Artikels auch beschrieben. Natürlich kannst dann εE statt D in das Flächenintegral einsetzen. Ich hoffe dieser Zusammenhang ist soweit verständlich und nachvollziehbar. --wdwd 17:22, 28. Mai 2008 (CEST)

Ich weiß was du sagen willst, und eigentlich ist DdA auch logischer. Ich habe nirgends gesagt dass diese beiden Definitionen gleich sind, was sie natürlich nicht sind. Aber genau deshalb stiftet die Seite unter vielen "Anfängern" Verwirrung, weil sie in der Wikipedia Fluss=DdA lesen, viele Lehrbücher aber Fluss=EdA haben (ohne epsilon!). In diesen Büchern und Scripten hat dann der Fluss auch ne andere Dimension. Ist nunmal so, daran lässt sich nichts ändern.

Deswegen sollte mMn. zumindest was ala "viele Lehrbücher definieren den Fluss=EdA, obwohl es nicht logisch ist, was zwar das ähnliche, aber nicht dasselbe wie DdA ist" rein, eventuell mit einer kurzen Begründung, wieso es Schwachsinn ist, und wieso viele Bücher es trotzdem enthalten (historisch bedingt). -Mifritscher 00:12, 29. Mai 2008 (CEST)

Hi, aus der zweiten Gleichung, welche Du im Artikel eingebaut hast, ergibt sich implizit, dass E und D gleich sind. Da dabei E in anderen Kontext steht, dieser aber nicht angeführt ist. Wie auch immer, es ist deutlich sinnvoller und weniger fehleranfällig, eindeutig (und strikt) zwischen Flussdichten und Feldstärken zu unterscheiden. Und Du hast völlig recht, historisch bedingt sind vorallem Teile der Physik (wenn sie in die klassische Elektrodynamik "abrutschen", und dann womöglich noch gespickt mit allerlei cgs-Ideen, sorry :-) von der Nomenklatur her ziemlich verwirrend. Dabei wird meist auf die explizite Einführung einer Flussdichte verzichtet - geht auch, nur da muss man dann mit allerlei Vorfaktoren (und deren Dimensionen) ziemlich acht geben. Gleiches "Problem" gibt es dann bei der magnetischen Flussdichte (B) und magnetischen Feldstärke (H) und deren Vermischung. Es kann dann auch zu Folgefehler kommen, wenn durch unpräzise Formulierungen, wie "das magnetische Feld", dann auch nicht klar ist ob magn. Feldstärke oder magn. Flussdichte gemeint ist (aus dem Kontext ist es zwar meist ersichtlich, aber meist auch nur mit etwas Vorwissen).--wdwd 08:57, 29. Mai 2008 (CEST)

hi, ich habe kein Problem damit Fluss=EdA unter einem Abschnitt "fehlerhafte, historisch bedingte Definitionen", "wieso ist Fluss=EdA Schrott" o.ä. zu schreiben. eventuell können wir sogar deinen Kommentar bissle umgeschrieben nehmen ;) Das einzige was ich möchte ist die Verwirrung abzubauen, dass Leute, die sonst nur Fluss=EdA gelesen haben in der Wikipedia plötzlich nur Fluss=DdA lesen, ohne dass ein Wort über EdA verloren wird. Vielleicht können wir die Leute, v.a. die Mehrheit von Schülern und Studenten, so auch eher davon überzeugen dass DdA viel logischer ist ;) -Mifritscher 10:21, 29. Mai 2008 (CEST)

Hi, eigener Abschnitt welcher einen anderen Kontext aufweist und wo dieser Umstand auch deutlich (=explizit) erklärt wird, wäre meiner Meinung voll in Ordnung. (so dass klar ist, dass E aus einem Abschnitt nicht gleich D ist)--wdwd 19:23, 29. Mai 2008 (CEST)

Plattenkondensatorfläche ...

Ein Plattenkondesator besteht aus 2 gegenüberliegenden Platten, idealerweise auf parallelen Ebenen und von gleicher Fläche ohne seitlichen Versatz. In der vereinfachten Gleichung wird auch nur von einer allgemeinen Fläche ausgegangen. Was aber, wenn die Flächen von unterschiedlicher Grösse sind ? Wie wird die Fläche da berechnet ? Es handelt sich in der Tat ja um 2 Flächen. Hat man da an jeder Platte einen anderen Fluss ? Beispiel: 2 Platten, rund, eine mit 10mm Durchmesser, die andere mit 25mm. Nach meinem Empfinden ist bei tieferen Frequenzen der elektrische Fluss im Mittelpunkt der grösseren Platte grösser als am Rande. Bei höheren Frequenzen müsste sich das nach aussen verlagern, jedoch nicht ganz bis zum Rand. Gehe ich da richtig ? Wie kann ich das berechnen ? Mit der vorliegenden Formel jedenfalls nicht, die ist zu allgemein. Aber auch bei weniger speziellen Anforderungen habe ich Mühe damit. Bei einer Leiterplatte habe ich 2 Planes, eine mit 1 dm2 auf GND und eine auf VCC mit etwas weniger, da die Ränder gegenüber GND 5mm zurückgezogen sind. Auf der VCC Plane habe ich zudem deutlich mehr Löcher für Vias als auf GND, so dass die Fläche für VCC zu GND ca. im Verhältnis 2:3 liegt ... die Platten sind also nicht gleich gross. Wie berechne ich den Fluss oder die Flussdichte ? Schlussendlich möchte ich die Kapazität bestimmen, wenn das Prepreg 50um oder 100um dick ist. (nicht signierter Beitrag von 129.132.157.229 (Diskussion) 10:22, 30. Jan. 2012 (CET))

(Neue Beiträge bitte per Pluszeichen oben in der Leiste unten anfügen.) Das kann man bestimmt exakt ausrechnen, aber dazu kann ich leider nichts beitragen. Wenn man es aber vom Prinzip her betrachtet, werden im Bild der Feldlinien ein paar mehr vom Rand der größeren Platte doch noch auf die kleinere reichen, d. h. an deren Rand wird die Flussdichte wohl sogar größer anstatt kleiner. So furchtbar genau wirst Du das in Deinem Fall aber ja gar nicht wissen müssen, vernünftige Schätzungen sollten reichen. Gemittelt über die ganzen Flächen könnte ich mir gut vorstellen, dass man mit ausreichender Genauigkeit einfach mit dem Mittelwert der beiden Plattenflächen rechnen kann und dann halt wie bei einem Standardkondensator. - Auch ich kann Dir dabei folgen, dass die Effekte bei hohen Frequenzen (GHz vom Mikroproz.?) eher an den Rand wandern, aber keine Ahnung von der Quantität. - Bei Deinen Leiterplatten: Liegen diese Versorgungslagen im Inneren direkt übereinander, oder liegen die außen mit jeder Menge weiterer Signallagen dazwischen? In letzterem Fall würde es ja nochmal wesentlich komplexer, die Kapazität dürfte drastisch abnehmen, aber um wie viel, keine Ahnung. --PeterFrankfurt 02:34, 31. Jan. 2012 (CET)

Hallo, bei einfach Geometrien kann man das über die maxwellschen Gleichungen analytisch berechnen, dies machen Elektrotechniker im Grundstudium mit Gleichspann/-strom. Bei Wechselstrom ist im Prinzip das gleiche nur etwas aufwendiger und die Ergebnisse sind natürlich nicht gleich. Spontane Aussagen für das Wechselstromverhalten kann ich aber nicht machen. Zusagen, dass bei tiefen Frequenzen die Flussdichte in der Mitte der Überdeckung größer ist als am Rand (wo keine Überdeckung besteht) ist korrekt. Allerdings sollte man nicht vergessen, dass bei hinreichend großer Überdeckung sich ein homogenes Feld ausbildet und so bei großen Bereichen der Überdeckung näherungsweise die gleiche Flussdichte auftritt. Bei komplexen Geometrien wie Leiterplatten dürfte man arge Probleme haben die Geometrien analytisch zu beschreiben, so dass maximal Teile analytisch gelöst werden können. Ansonsten helfen nur FDM- oder FEM-Simulationen. Alternativ könnte man wie PeterFrankfurt vorschlägt auch Überschlagsrechnungen machen. Signalleitungen Bauelemente oder andere Inhomogenitäten zwischen den beiden Platten verkomplizieren die Analyse noch weiter. Grüße --Cepheiden 15:08, 31. Jan. 2012 (CET)

Feldlinien?

Es ist sehr irritierend mit einer Definition umzugehen, die auf einer Methodik der Darstellung aufbaut. Gemeint ist: "Die Elektrische Flussdichte ... beschreibt die Dichte der elektrischen Feldlinien in Bezug auf eine Fläche A". Wenn man sich vorher mit dem Artikel über die Feldlinien "http://de.wikipedia.org/wiki/Feldlinien" angefreundet hat, und verstanden hat, dass es nur eine Darstellung ist und die Feldlinien nur ein Phänomen des elektrischen Feldes sind, also keinen expliziten lokalen Ankerpunkt im Feld haben, dann ist die Erklärung der Flussdichte uneindeutig und irritierend. Natürlich versteht man was gemeint ist, dieses Verständnis gründet allerdings auf der Interpretation (der Feldlinien) einer Methodik der Darstellung des elektrischen Feldes. Damit kann man sicher rechnen, aber nicht verstehen. (Kommentar eines Schülers) (nicht signierter Beitrag von 84.158.78.50 (Diskussion) 09:28, 3. Feb. 2012 (CET))

Huch? Ich hätte es gerade andersrum gesagt: Mit Feldlinien kann man was ansatzweise verstehen, aber nichts berechnen. Für die allererste Erklärung für Omas, worum es überhaupt geht, ist m. E. das Feldlinienbild durchaus noch geeignet. Danach muss man halt zu exakteren Beschreibungsweisen übergehen, und das geschieht ja auch. --PeterFrankfurt 02:22, 4. Feb. 2012 (CET)

Ich greife diese schon vor Langem geführt Diskussion mal auf. Die Ursprüngliche Kritik, die elektrische Fussdichte über die Dichte der Feldlinien zu beschreiben ist nicht unberechtigt, auch wenn zugegebener Maßen die Anschaulichkeit schon überzeugend ist. Ich würde aber als grundlege Definition vorschlagen: "Die elektrische Fußdichte D beschreibt die Fähigkeit eines elektrischen Feldes, eine Oberflächenladungsdichte σ=Q/A auf einer Metallfläche zu influenzieren und wird betragsmäßig dieser gleich gesetzt. Anschaulich kann sie als die DIchte der elektrischen Feldlinien in Bezug auf eine Fläche A gedeutet werden."

Dies macht klar, warum die Flußdichte D in der Einheit einer Flächenladung gemessen wird und physikalisch eine andere Größe als die Feldintensität E ist, welche über die Kraft auf eine Probeladung definiert ist und folglich die Einheit Kraft pro Ladung hat. --RSchmechel (Diskussion) 13:33, 27. Nov. 2024 (CET)

Multipolentwicklung

Kleine Verständnisfrage an die Theoretiker: der elektrischen Polarisation liegt doch eine Multipolentwicklung zugrunde. Sehe ich es richtig, dass die dielektrische Verschiebung nach der allgemeinen Definition nur eine Näherung ist, wo die Reihenentwicklung beim Dipolterm abgebrochen wurde? (nicht signierter Beitrag von 2A02:810A:8500:DC:B127:1D6A:2C9:6972 (Diskussion | Beiträge) 19:39, 24. Okt. 2013 (CEST))

Widerspruch

Im Text steht einerseits im Abschnitt "Zusammenhang mit der elektrischen Feldstärke", dass in anisotropischen Medien die Flussdichte nicht unbedingt in Richtung der Feldstärke zeigt.

Weiter oben steht, dass die Flusslinien senkrecht zu den Äquipotentialflächen stehen. Nun ist das Potential über die Feldstärke definiert, E ist der Gradient des Potentials. Deshalb stehen die Feldlinien senkrecht auf den Äquipotentialflächen. In den Fällen, wo die Richtung der Flussdichte und die Richtung der Feldstärke nicht übereinstimmen, ergibt das einen Widerspruch. --Digamma (Diskussion) 20:15, 3. Dez. 2014 (CET)

Das ist mir auch aufgefallen. Tatsächlich steht der Vektor der elektrischen Feldstärke senkrecht auf den Äquipotentialflächen. Im anisotropen Medium steht der Vektor der el. Flussdichte bzw. Verschiebungsdichte im Allgemeinen nicht senkrecht auf den Äquipotentialflächen. Insofern ist die Aussage des Artikels in ihrer Allgemeinheit falsch. Nur in isotropen Medien ist sie richtig, weil da die Vektoren der beiden Felder kollinear sind.

Man sollte überhaupt die Verschiebungsdichte besser nicht mit den Äquipotentialflächen in Verbindung bringen. Die elektrische Feldstärke hängt mit der Energie, der Spannung, dem Potential zusammen. Die el. Verschiebungsdichte hat mit den Ladungen (und ihrer Verschiebung) zu tun. (nicht signierter Beitrag von 2A02:8070:A2AB:6200:C89:C4EF:BDD0:FE6B (Diskussion) 09:23, 15. Sep. 2020 (CEST))

Diese Einwände erscheinen mir richtig. Der betreffende Absatz wird im Artikel bereits widerlegt, indem die Flussdichte D eben nicht zwangsläufig senkrecht stehen muss auf den Äquipotentialflächen (die vom E-Feld definiert sind). Die Behauptung stimmt zwar in sehr vielen Anwendungsfällen (wenn D parallel ist zu E), aber eben nicht allgemein. Es wurde im Absatz auch nonchalant zwischen dem Begriff "Feldlinien" und "Flusslinien" gewechselt, ohne weitere Erklärung. Seltsam, dass solche Fehler so lange Bestand haben. Ich habe den Absatz deshalb gelöscht, mal sehen, ob das Bestand hat.

Quellen und Senken

@Rainald62: Du schreibst in deinem Bearbeitungskommentar:

"Weder ist das eine Erkenntnis noch ist es gemäß einer Definition, sondern es handelt sich um die Definition selbst. Sie ist sinnvoll, weil es der Orientierung von E entspricht".

Du liest aus dem Satz

Entsprechend der Definition der elektrischen Feldstärke sind positive Ladungen die Quelle des elektrischen Flusses, negative Ladungen die Senke.

wahrscheinlich nur eine Aussage über das Vorzeichen bzw. die Orientierung der Flusslinien heraus. Der Satz sagt aber viel mehr aus. Er ist der erste Satz in dem Artikel, der überhaupt eine Aussage über den Zusammenhang zwischen Ladungen und Flussdichte macht. Ich lese das als eine Verbalisierung der 1. Maxwell-Gleichung:

$\operatorname {div} D=\rho$

Und dies ist ein Naturgesetz und keine Definition. --Digamma (Diskussion) 16:23, 10. Dez. 2015 (CET)

Finde schon, dass das eine Definition ist. Es definiert einen Begriff auf Basis des anderen. Dass der Zusammenhang ein Naturgesetz ist, ändert ja nichts daran, dass die Eigenschaften selbst von Menschen definiert wurden. Wer auch immer die Eigenschaft Flussdichte etabliert hat (wer war das eigentlich?), der ist ja im Endeffekt nur hingegangen und hat gesagt: „Diesen Physikalischen Zusammenhang hier, den nennen wir jetzt Flussdichte.“ // ThisIsForEveryone (Diskussion) 17:47, 10. Dez. 2015 (CET)

@Digamma: Ja, ich las (und meine mit meiner Version) nur die Vorzeichenkonvention. Nein, der erste solche Satz ist der mit der Flächenladungsdichte (2. Absatz). Ja, die 1. Maxwell-Gleichung ist empirisch (definiert wurde D über die Materialgleichungen). --Rainald62 (Diskussion) 17:55, 10. Dez. 2015 (CET)