Dieses Kapitel behandelt stationäre Strömungsfelder beweglicher Ladungen in leitfähigen Gebieten als Erweiterung der Elektrostatik. Die Strömungsfelder werden durch eine elektrische Stromdichte beschrieben, die der stationären Kontinuitätsgleichung genügt und über das Ohmsche Gesetz mit dem elektrischen Feld verknüpft ist. Die Bewegung von Ladungen wird makroskopisch in Analogie zu stationären Strömungen von Flüssigkeiten interpretiert und durch die zeitlich konstante Stromdichte beschrieben. Aufbauend auf diesen Grundgleichungen ergibt sich eine Laplace-Gleichung, deren analytische Lösungsverfahren vorgestellt werden. Anhand ausgewählter Beispiele, darunter unendlich ausgedehnte Leiter, ortsabhängige Leitfähigkeiten und rotationssymmetrische Geometrien, werden typische Problemstellungen illustriert und physikalisch gedeutet.

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Stationäres Strömungsfeld

  • Jens Anders,
  • André Buchau,
  • Stefan Kurz,
  • Wolfgang Mathis

摘要

Dieses Kapitel behandelt stationäre Strömungsfelder beweglicher Ladungen in leitfähigen Gebieten als Erweiterung der Elektrostatik. Die Strömungsfelder werden durch eine elektrische Stromdichte beschrieben, die der stationären Kontinuitätsgleichung genügt und über das Ohmsche Gesetz mit dem elektrischen Feld verknüpft ist. Die Bewegung von Ladungen wird makroskopisch in Analogie zu stationären Strömungen von Flüssigkeiten interpretiert und durch die zeitlich konstante Stromdichte beschrieben. Aufbauend auf diesen Grundgleichungen ergibt sich eine Laplace-Gleichung, deren analytische Lösungsverfahren vorgestellt werden. Anhand ausgewählter Beispiele, darunter unendlich ausgedehnte Leiter, ortsabhängige Leitfähigkeiten und rotationssymmetrische Geometrien, werden typische Problemstellungen illustriert und physikalisch gedeutet.