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Thema: Elektrisches Feld in einem Leiter

  1. #1
    Moderator Robotik Einstein Avatar von Kampi
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    Elektrisches Feld in einem Leiter

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    Heyho,

    wir haben am Samstag in einer 6 Stunden Vorlesung elektrische Felder in einem Leiter durch genommen (ein wahrer Traum! */ironie Ende).
    Daraufhin habe ich die passende Übung gemacht und bin da gleich auf ein "Problem" gestoßen.
    Hier erst mal die Aufgabe + meine Lösungen (die Lösungen sind korrekt, es geht mir nur um eine Verständnisgeschichte):

    https://www.dropbox.com/s/uf2bh4l7x4...%9Cbung001.pdf

    Es geht um Aufgabe 3 und zwar um den Teil mit der Leistungsberechnung bzw. der Berechnung der Spannung....
    Wie man erkennt, wird die Spannung am Leiter durch das Integral des elektrischen Feldes über die Länge berechnet.
    Nur warum so?
    Ich meine warum kann ich die Spannung nicht mit U = R x I berechnen? Ich habe doch den spezifischen Leitwert und die Maße. Damit kann ich ja den Widerstand berechnen und mit Hilfe des Stromes dann die Spannung.
    Aber da kommt bei mir was vollkommen anderes raus.
    Habe ich mich nun verrechnet oder kann man das (aus was weiß ich für einem Grund) nicht machen.
    Hoffe mir kann dazu jemand eine Antwort geben

    Danke schon mal!

    PS: Wenn es das falsche Forum ist, bitte verschieben.
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    Gruß
    Daniel

  2. #2
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    Weil die Spannung bzw. das Potential entlang des Leiters in infinitesimalen kleinen Abständen berechnet wird. Da zwei unterschiedliche Materialen genutzt werden, haste ja auch zwei Leitfähigkeiten. Thereotisch könntest du mit J = kappa * E (Ohm'sches Gesetz) auch berechnen, jedoch wird dort angenommen dass es sich a) um einen stationären Vorgang handelt und b) werden die Randbedingungen dort stark vereinfacht (Verteilung etc.).

    Da du es richtig berechnen sollst, bleibt dir nichts anderes als die Integralform. Das schlimmste an den Aufgaben ist eigentlich der Ansatz, sprich :


    • geometrische Beschreibung des Problems
    • und das richtig Ausrechnen der gesuchten Größen


    Da das ja E-Statik und Strömungsfeld ist, darfst du dich sicher noch über M-Statik und EM-Wellen freuen dürfen. Hoffe dir trotzdem helfen zu können und wünsche dir viel Erfolg.
    Grüße,
    Daniel

  3. #3
    Moderator Robotik Einstein Avatar von Kampi
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    Hey,

    dank dir für die Antwort.
    Da es sich bei der Aufgabe um ein homogenes Strömungsfeld handelt, kann ich das ja theoretisch mit dem Ansatz J = k * E berechnen oder interpretiere ich das falsch?
    Aber gut für solche Aufgaben behalte ich mir die Lösung mit dem Integral im Hinterkopf (ist auch bisschen allgemeiner und gerade bei Aufgaben wo das E-Feld von der Länge des Leiters abhängt brauch ich das sowieso ). Die Lösung von Aufgaben via Integral gefällt mir mittlerweile richtig gut und so langsam werde ich auch warm mit der Bedeutung und Interpretation
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von ePyx
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    Zur Aufgabe: Ich vermute der Haken ist letzten Endes, dass die Berechnung nicht über das gesamte Volumen geschehen muss und somit die Abweichung entsteht. Wenn du R über Fläche etc. bestimmst hast du nur eine Fläche (mm²) und es fehlt die Länge (mm) damit das Ganze auch ein Volumen wird (mm³). Das geschieht ja durch das Integrieren über die Funktion im bereich a bis b automatisch.

    Naja das ist auch noch "relativ" einfach. Fand die Beschreibung in Zylinder- oder Kugelkoordinaten und die damit verbunden metrischen Faktoren immer zum Kotzen. Bei Aufgabe 4 bspw. wird sicher in Zylinderkoordinaten gerechnet und gesagt, dass r und phi bzgl der Symmetrie nicht beachtet werden müssen und man integriert wieder nur über z.

    Kleiner Tipp: knapp 16 MB für handschriftliche Notizen sind übelste Platzverschwendung und selbst mit 100 MBit dauert das ewig.
    Grüße,
    Daniel

  5. #5
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    Zitat Zitat von ePyx Beitrag anzeigen
    Zur Aufgabe: Ich vermute der Haken ist letzten Endes, dass die Berechnung nicht über das gesamte Volumen geschehen muss und somit die Abweichung entsteht. Wenn du R über Fläche etc. bestimmst hast du nur eine Fläche (mm²) und es fehlt die Länge (mm) damit das Ganze auch ein Volumen wird (mm³). Das geschieht ja durch das Integrieren über die Funktion im bereich a bis b automatisch.

    Naja das ist auch noch "relativ" einfach. Fand die Beschreibung in Zylinder- oder Kugelkoordinaten und die damit verbunden metrischen Faktoren immer zum Kotzen. Bei Aufgabe 4 bspw. wird sicher in Zylinderkoordinaten gerechnet und gesagt, dass r und phi bzgl der Symmetrie nicht beachtet werden müssen und man integriert wieder nur über z.

    Kleiner Tipp: knapp 16 MB für handschriftliche Notizen sind übelste Platzverschwendung und selbst mit 100 MBit dauert das ewig.
    Gut hab bisher noch nicht weiter gerechnet.
    Ist ja auch erstmal nur "Grundlagen E-Technik"....das witzige ist, dass in den ersten zwei Vorlesungen bereits alles aus der Ausbildung vorkam...*hust*
    Ja und die 16MB kamen durch den Scanner Zustande....hab die Quali nicht runter gedreht... :/
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  6. #6
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    Nun der Name sollte dabei nicht täuschen. Bei uns gibt es "Grundlagen Elektrotechnik", "Theoretische Elektrotechnik 1" und "Theoretische Elektrotechnik 2". Wobei die ersten beiden Bachelor-Veranstaltungen sind und TET2 ein Masterkurs ist.
    Grüße,
    Daniel

  7. #7
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    Zitat Zitat von ePyx Beitrag anzeigen
    Nun der Name sollte dabei nicht täuschen. Bei uns gibt es "Grundlagen Elektrotechnik", "Theoretische Elektrotechnik 1" und "Theoretische Elektrotechnik 2". Wobei die ersten beiden Bachelor-Veranstaltungen sind und TET2 ein Masterkurs ist.
    Naja bei uns ist es aber im Grundstudium, sprich absolute Basics für Maschinenbauer, E-Techniker und Mechatroniker
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  8. #8
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    Der Bachelor-Studiengang ist auch als Grundstudium für den Master zu sehen und dort wurden uns auch nur die Basics vermittelt.
    Grüße,
    Daniel

  9. #9
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    Hey,

    hab es noch mal nachgerechnet.
    Es ging doch mit U = R * I.....hab mich nur ganz böse verrechnet und es nicht gemerkt!
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  10. #10
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    Hi,

    du hast es aber doch bemerkt und das ist das wichtigste für deine Zukunft !
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

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