wie berechnet man die kapazität eines halbkugelkondensators? gibts da eine recht handhabende formel?
und wenn der Kondensator noch inhomogen ist, in welche Richtung verlaufen dann die elektrischen Feldgrößen E und D?
Das kann man wahrscheinlich nich so beantworten ohne eine graphische vorstellung...
grüße
Hallo Shan,
was du brauchst, ist ein Field Solver - das ist ein Programm, das elektrische Felder berechnet mit einer Art Finite-Elemente-Verfahren, wenn man mit einer Art CAD-Programm die Geometrie aus Leitern und Nichtleitern eingibt. Aus den berechneten Feldern können dann die eigentlichen Fragen beantwortet werden, z.B. R,C,L eines Leitungsstücks oder einer Antenne. Ich hatte so etwas mal im Testbetrieb, aber der Preis lag über 20000 $, daher habe ich mich nicht dazu entschliessen können.
Gruss Reinhard
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was du brauchst, ist ein Field Solver - das ist ein Programm,
das elektrische Felder berechnet mit einer Art
Finite-Elemente-Verfahren, wenn man mit einer Art CAD-Programm
die Geometrie aus Leitern und Nichtleitern eingibt. Aus den
berechneten Feldern können dann die eigentlichen Fragen
beantwortet werden, z.B. R,C,L eines Leitungsstücks oder einer
Antenne. Ich hatte so etwas mal im Testbetrieb, aber der Preis
lag über 20000 $, daher habe ich mich nicht dazu entschliessen
können.
Hallo Reinhard.
Ich frage mich, wie ist eigentlich die Literartur in der ersten Hälfte des 20. Jh. entstanden die diese Probleme behandelt? Und jetzt stellt sich auch noch heraus, dass Leute wie Hertz, Maxwell und viele andere eigentlich gar nicht arbeiten konnten, weil sie keinen Computer, geschweige denn einen 'Field-Solver' hatten. Die Frage lautete doch: Ob, und wie man solche Berechnungen anstellen kann. Und darüber gibt die einschlägige Literatur Auskunft. Ob man es dann 'zu Fuß' oder mit dem Computer berechnet ist ein nachrangiges Problem.
Nix für ungut,
mit freundlichen Grüßen
Alexander berresheim
Hallo Reinhard.
Ich frage mich, wie ist eigentlich die Literartur in der
ersten Hälfte des 20. Jh. entstanden die diese Probleme
behandelt? Und jetzt stellt sich auch noch heraus, dass Leute
wie Hertz, Maxwell und viele andere eigentlich gar nicht
arbeiten konnten, weil sie keinen Computer, geschweige denn
einen 'Field-Solver' hatten. Die Frage lautete doch: Ob, und
wie man solche Berechnungen anstellen kann. Und darüber gibt
die einschlägige Literatur Auskunft. Ob man es dann 'zu Fuß'
oder mit dem Computer berechnet ist ein nachrangiges Problem.
Nix für ungut,
mit freundlichen Grüßen
Alexander berresheim
Hallo Alexander,
das ist genau der Unterschied zwischen Mathe und Physik: der Mathematiker beweist, dass es eine Lösung gibt, und ist damit hochzufrieden. Der Physiker braucht aber die Lösung als Zahlenwert, und dann ist es alles andere als nachrangig, wie man dazu kommt.
Es mag ja sein, dass Mathematiker so etwas als unwürdige Drecksarbeit betrachten, aber das ist mir herzlich egal, wenn mein Computer etwas 1000 mal schneller rechnet als Leibniz, Gauss und Maxwell zusammen - trotz meines Mathe-Studiums. Ich lebe nämlich von Ergebnissen, und der Aufwand dafür sind meine Unkosten.
Gruss Reinhard
Hallo Reinhard.
Ich hatte zwar nur flüchtig den Bezug auf die Frage angedeutet, muss es aber nun deutlicher tun: Der Frager ist ausweislich seiner VIKA Student, 24 Jahre alt und seine Vorkenntnisse in E-Technik sind mehr als dürftig (siehe den thread über den 'Spulenwiderstand)!
Unter diesen Voraussetzungen braucht der Mann alles andere als einen Field-Solver, sondern ein Buch mit den Grundlagen des elektrischen Feldes. Das entspricht auch den Aussagen von Uwi und Brombär weiter oben. Das hat auch nichts mit Mathematikern und Physikern zu tun. Wer sich eines Pc-Programms bedient und die Grundlagen nicht kennt die zur Analyse des Problems erforderlich sind, ist nicht in der Lage das Simulationsergebnis einer Plausibilitätsprüfung zu unterziehen. Dass man in der technischen Praxis, zumal im gewerblichen Bereich, mit anderen Hilfsmitteln arbeitet als im Studienbereich dürfte allgemein bekannt sein. Aber einen Pawlow'schen Hund, dem man in einem Crashkurs von ein paar Monaten die Bedienung eines Field-Solvers eingtrichtert hätte, hätte ich seinerzeit nicht eingestellt.
Und deshalb bin ich nach wie vor der Meinung, dass der Frager ein Buch braucht.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
Hallo,
einen 'Field-Solver' hatten. Die Frage lautete doch: Ob, und
wie man solche Berechnungen anstellen kann. Und darüber gibt
die einschlägige Literatur Auskunft. Ob man es dann 'zu Fuß'
oder mit dem Computer berechnet ist ein nachrangiges Problem.
Nix für ungut.
im Prizip hast Du ja Recht, wenn es um's reine Verständnis
der Physik bzw. math. Theorien geht.
Ich hatte im Studium auch das "feine Fach Feldtheorie"
(grusel, wenn ich dran denke ...), welches letztendlich
reine Mathematik auf höherem Niveau war.
Was mir bis heute allerdings im verborgenen blieb, ist
der Sinn der Sache für den Alltag eines Ing.
Schon damals (es gab noch keine "Field-Solver") konnte
man feststellen, daß es für die einfachen Spezialfälle
in der Anordnung von Elektroden (Punktförmig, Platten,
Zylinder, Spitze, Linie evtl. auch Halbkugel- usw.)
die Anwendung einer bekannten und fertigen Anwenderformel
aus der normalen E-Technik zum schnellen Ergebnis führt
und die anderen Fälle mit komplizierterer Geometrie zu
Fuß (also analytisch) einfach nicht mehr zu rechnen sind
(kann mich noch erinnern, wie extrem mühselig schon die
Ableitung der Feldgleichungen für ein einfaches
zylinderförmiges Gebilde mit 2 Rohrdurchmessern war.
Dagegen sind die Möglichkeiten der Simulation mit modernen
Programmen aus Anwendersicht einfach der Wahnsinn!
Gruß Uwi
Hi,
also eine handhabbare Formel gibt es nicht, zumindest ist mir keine bekannt aber ich kann mir vorstellen dass dieses Problem durchaus analytisch lösbar ist, ich kann dir momentan nur einen Lösungsweg skizzieren (für die Lösung müsste ich erst im Büro nachschauen wie genau man vorgehen muss).
1. Verwende spährische Koordinaten aufgrund der Kugelgeometrie
2. Vernachlässige Randeffekte (die sind tatsächlich nur nummerisch berechenbar)
3. Das Feld sei radialsymmetrisch, d.h. hat nur eine Komponente in r-Richtung, damit wird das sozusagen 1-dimensional.
4. Verwende den Satz von Gauss und integriere von 0..r und von 0..Pi über ein Flächenelement da (eben ein Kugeloberflächenstück)
oder vielleicht geht auch die Spiegelungsmethode rückwärts.
Die FEldlinien von D und E zeigen in die selbe Richtung, wie bei jedem Kondensator. Wie genau sie zeigen weißt Du wenn du schaust was ist positiv und was negativ geladen.
Und zum Thema FEM und field solver :
- Verwenden wir auch bei unseren Anwendungen aber besser ist meiner Meinung nach immer noch die Vorgehensweise
Erst Überlegen, dann FEM und dann nocheinmal darüber nachdenken .
Es gibt z.b. FEM Programme die bringen in einem Feldverlauf Unstetigkeiten raus und darum traue keinem PC (tu ich auch nicht, ich kann noch nichtmal unser FEM Programm richtig bedienen, aber das lerne auch ich noch :):))
Gruss
Brombär
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