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Elektrisches Feld


Das elektrische Feld

Wirkt in den Punkten eines räumlich ausgedehnten Gebietes eine Kraft auf einen dort befindlichen Körper aufgrund seiner elektrischen Ladung, so spricht man von einem elektrischen Feld.

Die Stärke eines elektrischen Feldes wird durch die Feldstärke E beschrieben.

Es gilt allgemein:



und speziell für das elektrische Feld einer Kugel:



Mulitpliziert man diesen Ausdruck mit kann man die Dielektrizitätskonstante eliminieren und

erhält einen Ausdruck, der materialunabhängig ist, die elektrische Flussdichte D, früher oft auch als elektrische Verschiebungsdichte bezeichnet:



wobei A die Oberfläche einer Kugel und r der Abstand von der el. Ladung ist.


Die elektrische Flussdichte kann auch geschrieben werden als:


Das elektrische Feld geschichteter Materialien

Für das elektrische Feld in geschichteten Materialien ergeben sich je nach Art der Schichtung unterschiedliche Zusammenhänge. Der Einfachheit halber sollen hier Dielektrika in einem Kondensator betrachtet werden.


Allgemein gilt dort:


mit


Seriell geschichtetes Dielektrikum


Eine Möglicheit der Anordnung besteht darin, zwei oder auch mehr Dielektrika hintereinander zu schalten Dabei weisen beide Dielektrika dieselbe Dicke auf:

Die elektrische Flussdichte in den beiden Dielektrika ist dann gleich. Damit gilt:


=>

und daraus folgt für die elektrische Feldstärke:

Parallel geschichtetes Dielektrikum

Die zweite Möglicheit besteht darin, zwei oder mehrere Dielektrika parallel zu schalten:


Dies bedeutet, dass die elektrische Feldstärke in beiden Dielektrika gleich ist. Somit gilt:

und daraus folgt:



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