Wieso verschwindet E-Feld in Leiter

balance · Anmeldungsdatum: 14.11.2012 Beiträge: 125

Hallo,

Ich hab die Tatsaceh, dass das E-Feld im Leiter verschwindet, bis jetzt einfach akzeptiert. Heute wollte ich das mal etwas genauer anschauen aber irgendwie finde ich keine gute Erklärung. Eigentlich müsste ichs auch wissen, aber mir fällt partout keine gescheite idee ein...

Nehme wir als Beispiel eine leitende Kugel mit Radius R und Gesamtladung 0.2C.

Hier zeigt das Feld ja radial nach aussen, da die Gesamtladung positiv ist und auf der äusseren Fläche sitzt.

Frage:
-Wieso gleicht sich das Feld immer so an, dass es orthogonal zur Oberfläche des Leiters steht?
-Wieso treibt es die Ladungen an die Oberfläche?

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8762

Was bedeutet denn wenn ein Metall ein (perfekter) Leiter ist?
Und was würde (mit den Ladungen auf der Kugel) passieren, wenn das Feld an der Oberfläche nicht senkrecht waere?

balance · Anmeldungsdatum: 14.11.2012 Beiträge: 125

In einem Leiter, können sich die Ladungen ja bewegen. Bei einem Perfekten würde ich sagen, gibt es keine Hidnernisse, keine Reibung, also sowas wie ein Supraleiter.

Wäre es nicht senkrecht, hätten einige Ladungen mehr Kraft die auf sie einwirkt, diese werden Verschoben, biss alle benachbarten Ladungen die gleiche Kraft erfahren.

Aber wieso wandern die Ladungen an den Rand?
Wir haben eine Kugle mit Gesamtladung 0. Das heisst, es gibt gleichviele negative wie positive (oder garkeine) Ladungen in der Kugel. Wenn wir diese jetzt "aufladen" mit 0.2C, dann haben wir einen überschuss von N pos. Ladungen. Diese haben kein Gegestück, sie drücken sich also voneinander Weg.

Wir nehmen an, wir haben ein inhomogenes E-Feld weil wir eine inhomogene Ladungsverteilung haben. (Zu einem fixierten zeitpunkt). Angenommen man hat N Ladungen, dann haben wir N Felder, das inhomogene Feld wäre dann die Superposition aller N Felder. Nach Newton strebt jedes System den Zustand F=0 an. Daraus lässt sich folgern: Die Ladungen schieben sich solange umher bis alle Kräftepaare gleich sind. Daraus folgt dass das E Feld senkrecht zur Oberfläche ist. (Sonst hat man eine komponentionelle Kraft auf einen der Nachbare: F != 0)

Da Felder unendlich weit wirken, wir keinen Gegenpol haben, gehen sie halt bis zum Rand.

Wieso sind den nun innerhalb der Oberfläche negative Ladungen? Diese können ja nicht aus der Kugel kommen, da es sonst wieder eine Potentialdifferenz innerhalb der Kugel gäbe, was zu einem E-Feld führen würde, nicht?

Ich glaub, mein Problem ist eher die Influenz, hmm. Ich verstehe, dass

Wobei: Ich glaube ich hab meine nFehler gerade gesehen. Angenommen die Kugel wird mit 0.2C geladen, dann streben die pos. Ladungen an die inner Seite der Kugel und per Influenz haften dann neg. Elek. auf der Aussenseite.

Edit:
Hoffe daw war nicht zu wirr. Noch ne kleine andere Frage: Möchte ich die Kugel laden, muss ich sie Erden, damit ich eine grössere Pot. Differenz kriege. Korrekt?