Hallo liebes Forum,
das Innere eines faradayschen Käfigs ist feldfrei, wenn die Quelle ausserhalb liegt. Liegt nun die Quelle im Inneren, wie verhält es sich dann mit dem Feld?
Funktioniert der F. Käfig in umgekehrter Reihenfolge auch ohne oder nur mit Erdung.
Danke, die Leuchte2010
Hallo!
das Innere eines faradayschen Käfigs ist feldfrei, wenn die
Quelle ausserhalb liegt. Liegt nun die Quelle im Inneren, wie
verhält es sich dann mit dem Feld?
Wie fängt man am einfachsten einen Löwen? Man schlägt vier Pflöcke in den Boden, verbindet sie zu einem quadratischen Zaun, klettert über den Zaun in das Feld hinein und sagt: „Ich definiere: Hier ist außen.“
Genau das kann man mit einem faradayischen Käfig machen. Das bedeutet: Du hast vollkommen Recht (unter der Bedingung, dass der Käfig geerdet ist, d. h. dass man das Potenzial seiner Oberfläche als „Null“ definiert).
Michael
Hallo!
das Innere eines faradayschen Käfigs ist feldfrei, wenn die
Quelle ausserhalb liegt. Liegt nun die Quelle im Inneren, wie
verhält es sich dann mit dem Feld?..Genau das kann man mit einem faradayischen Käfig machen. Das
bedeutet: Du hast vollkommen Recht (unter der Bedingung, dass
der Käfig geerdet ist, d. h. dass man das Potenzial seiner
Oberfläche als „Null“ definiert).
Hallo,
so einfach ist es eben nicht - das Innere ist feldfrei, weil sich gleichsinnige Ladungen abstossen, daher sitzen bei einem leitenden Volumen die Ladungen aussen. Der Faradaysche Käfig braucht also nicht geerdet zu sein, trotzdem herrscht im Inneren kein Feldgradient, wenn man von aussen Spannung anlegt. Bei einer Quelle im Inneren gilt das natürlich nicht, denn dann hat man ja im Inneren zwangsläufig Plus und Minus der Quelle und das entsprechende Feld dazwischen.
Gruss Reinhard
Hallo!
so einfach ist es eben nicht - das Innere ist feldfrei, weil
sich gleichsinnige Ladungen abstossen, daher sitzen bei einem
leitenden Volumen die Ladungen aussen. Der Faradaysche Käfig
braucht also nicht geerdet zu sein, trotzdem herrscht im
Inneren kein Feldgradient, wenn man von aussen Spannung
anlegt.
Das ist richtig.
Bei einer Quelle im Inneren gilt das natürlich nicht,
denn dann hat man ja im Inneren zwangsläufig Plus und Minus
der Quelle und das entsprechende Feld dazwischen.
Klar. Ich verstand die Frage so, dass der Fragesteller wissen sollte, ob in diesem Fall außerhalb des Käfigs Feldfreiheit herrsche.
Was ich mit dem Witz veranschaulicht habe, war eine Möbius-Transformation. Wenn man positive und negative Ladungen im Raum verteilt, so bilden sich Feldlinien aus. Diese sind der Gradient eines Potenzialfeldes. Orte gleichen Potenzials werden durch Flächen miteinander verbunden. Feldlinien durchstoßen diese Äquipotenzialflächen senkrecht.
Jede Metalloberfläche ist eine Äquipotenzialfläche. Eine Geschlossene Metalloberfläche umschließt also ein Gebiet, dessen Inneres entweder selbst Ladungen enthält oder feldfrei ist. Welche Seite der Fläche als „Inneres“ anzusehen ist, ist willkürlich und kann - wie gesagt - durch eine Möbius-Transformation auch umgekehrt werden.
Michael
Hallo
Das ist davon abhängig, ob eine elektrische Verbindung oder ein geeigneter Ladungstransport zur Außenwand existiert.
Ist das nicht der Fall, entsteht ein elektrisches Feld zwischen der inneren Spannungsquelle und der Außenwand.
MfG
Matthias
Guten Tag Michael,
Danke für deine Antwort. Genau wenn ich definiere Außen ist 0 durch die Erdung. Wenn aber der F- Käfig nicht geerdet ist, ist dann das Äußere befeldet?
Schönes Wochenende, Leuchte2010
Hallo Reinhard,
vielen Dank für deine Antwort. Meine Frage war etwas unkonkret. Ich wollte wissen, ob die Umgebung des Käfigs feldfrei ist, wenn er nicht geerdet ist oder nicht?
Schönes Wochenende Leuchte2010
Hallo!
Danke für deine Antwort. Genau wenn ich definiere Außen ist 0
durch die Erdung. Wenn aber der F- Käfig nicht geerdet ist,
ist dann das Äußere befeldet?
Nach Maxwell ist die Summe aller Feldlinien, die durch eine geschlossene Fläche führen, ein Maß für die Ladungsmenge in ihrem Inneren.
Nun nehmen wir einen Faraday-Käfig (F) und zeichnen in Gedanken um ihn herum die Fläche A. Nun bringen wir eine Ladung Q ins Innere von F. Dabei muss man sie nicht nur die durch die Wand von F befördern, sondern zuvor auch durch A.
Wenn wir F gegen die Erde isolieren, dann befindet sich im Inneren von A die Ladung Q. Folglich muss A von Feldlinien durchsetzt sein.
Verbinden wir jedoch F mit der Erde, so fließt auf F genau die Ladungsmenge -Q, so dass die Gesamtladung, die von A umschlossen ist genau 0 beträgt. Nun gibt es keine Feldlinien, die aus A herausragen, wohl aber welche zwischen der Ladung Q und dem Käfig F.
Zu 1): Der Grund für die Feldlinien ist folgender. Wenn sich im Inneren von F die Ladung Q befindet, dann bildet sie in der Metallhülle Influenzladungen, und zwar genau -Q auf der Innenseite und +Q auf der Außenseite, weil F insgesamt ja neutral ist. Die Feldlinien, die man bei A beobachtet gehen also von den Influenzladungen auf F aus.
Michael
PS: Für mathematische Griffelspitzer: Wenn ich von der „Zahl der Feldlinien“ spreche, so ist damit natürlich der elektrische Fluss gemeint (nicht zu verwechseln mit dem „lektrischen Strom“.
Mikrowelle ?! owt
owt
Hallo Michael,
ja ich denke auch das Ausgleichsbestreben von elektrischen Ladungen ist die Lösung.
Da bei ungeerdetem Käfig dieser zwar eine Äquipotentialfläche bildet, aber eben nicht die Feldsenke.
Danke, die Leuchte2010