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Fluss

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Wenn wir die Feldlinien beobachten, kann eine Art Strömung zugeordnet werden, bei der das elektrische Feld die Rolle einer Art Geschwindigkeitsvektor spielt.

>Modell

ID:(1554, 0)



Mechanismen

Iframe

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Code
Konzept

Mechanismen

ID:(15787, 0)



Elektrisches Strömungskonzept

Bild

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Der Fluss wird durch das elektrische Feld und den Abschnitt definiert, den die Feldlinien durchlaufen:

ID:(11366, 0)



Elektrische Feldprojektion

Konzept

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Das Skalarprodukt von zwei Vektoren $\vec{a}$ und $\vec{b}$ kann unter Verwendung der Beträge der Vektoren und des Winkels $\theta$ zwischen ihnen berechnet werden, wie folgt:

$ \vec{a}\cdot\vec{b} = \mid\vec{a}\mid \mid\vec{b}\mid \cos \theta $



Da der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) eine Magnitude von eins hat, ist die Elektrische Feldprojektion ($E_n$) mit der Elektrisches Feld ($\vec{E}$), der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$):

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $

ID:(15789, 0)



Elektrische Strömungsgeometrie

Konzept

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Das Feld ist nicht unbedingt orthogonal zur Fläche, durch die der Fluss berechnet wird. Daher ist es notwendig, die Komponente des elektrischen Feldes zu berechnen, die orthogonal zur Fläche ist:



Da das Skalarprodukt eines Vektors mit einem Einheitsvektor, in diesem Fall der Einheitsvektor, der die Orientierung der Fläche definiert, die Projektion dieses Vektors auf diese Fläche ergibt, ist die zu betrachtende Komponente das Skalarprodukt oder der Kosinus des Winkels die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) zwischen der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$):

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $

ID:(11368, 0)



Durchfluss durch nicht flachen Abschnitt und variables Feld

Konzept

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Da der Abschnitt nicht unbedingt flach ist, kann der normale Versor seine Ausrichtung variieren. In ähnlicher Weise kann das Feld in Richtung und Größe des Abschnitts variieren. Aus diesem Grund kann der Abschnitt in kleine Oberflächenelemente unterteilt werden, die in erster Näherung als flach betrachtet werden können und in denen sich das Feld weder in Richtung noch in Größe ändert:



Daher wird der Elektrischer Fluss ($\Phi$) berechnet, indem über die gesamte Fläche die Beiträge der Normalkomponente des elektrischen Feldes zu jedem Flächenelement, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und der Versor normal zur Oberfläche i ($\hat{n}_i$), und multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$), summiert werden:

$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $



Im kontinuierlichen Grenzfall kann die Summe durch das Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) ersetzt werden:

$ \Phi = \displaystyle\int \vec{E} \cdot \hat{n} dS $

ID:(11373, 0)



Der elektrische Fluss hängt vom Winkel ab

Konzept

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Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und der Versor normal zur Oberfläche i ($\hat{n}_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $



Andererseits ist die Elektrische Feldprojektion ($E_n$) mit der Elektrisches Feld ($\vec{E}$), der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) gleich:

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $



Daher haben wir mit die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i ($\alpha_i$):

$ \Phi = \displaystyle\sum_i | \vec{E}_i | \cos\alpha_i dS $



Dies kann auf den kontinuierlichen Fall erweitert werden, indem die Summe durch ein Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) ersetzt wird:

$ \Phi = \displaystyle\int | \vec{E} | \cos \alpha dS $

ID:(15790, 0)



Modell

Top

>Top



Parameter

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$dS_i$
dS_i
Oberflächenelement i
m^2

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$E_n$
E_n
Elektrische Feldprojektion
N/C
$\Phi$
Phi
Elektrischer Fluss
N m^2/C
$E$
E
Elektrisches Feld
V/m
$\vec{E}_i$
&E_i
Elektrisches Oberflächenfeld i
V/m
$dS$
dS
Oberflächenelement
m^2
$\alpha$
alpha
Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel
rad
$\alpha_i$
alpha_i
Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i
rad
$\hat{n}$
&&n
Versor normal zum Abschnitt
-
$\hat{n}_i$
&n_i
Versor normal zur Oberfläche i
-

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen: zu , dann die Variable auswählen: zu

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Variable Gegeben Berechnen Ziel : Gleichung Zu verwenden




Gleichungen

#
Gleichung

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $

&E * &n = @MOD( &E )*cos( alpha )


$ \Phi = \displaystyle\sum_i | \vec{E}_i | \cos\alpha_i dS $

Phi = dS_i *@MAG( &E_i )* cos( alpha_i )


$ \Phi = \displaystyle\int \vec{E} \cdot \hat{n} dS $

Phi = S * &n * &E


$ \Phi = \displaystyle\int | \vec{E} | \cos \alpha dS $

Phi = S * @MAG( &E ) * cos( alpha )


$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $

Phi = sum(S_i * n_i * E_i,i)

ID:(15788, 0)



Elektrische Feldprojektion

Gleichung

>Top, >Modell


Die Elektrische Feldprojektion ($E_n$) ist mit der Elektrisches Feld ($\vec{E}$), der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) gleich:

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $

$E_n$
Elektrische Feldprojektion
$V/m$
8552
$E$
Elektrisches Feld
$V/m$
5464
$\alpha$
Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel
$rad$
8549

Das Skalarprodukt von zwei Vektoren $\vec{a}$ und $\vec{b}$ kann unter Verwendung der Beträge der Vektoren und des Winkels $\theta$ zwischen ihnen berechnet werden, wie folgt:

$ \vec{a}\cdot\vec{b} = \mid\vec{a}\mid \mid\vec{b}\mid \cos \theta $



Da der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) eine Magnitude von eins hat, ist die Elektrische Feldprojektion ($E_n$) mit der Elektrisches Feld ($\vec{E}$), der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$):

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $

ID:(11371, 0)



Der elektrische Fluss

Gleichung

>Top, >Modell


Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und der Versor normal zur Oberfläche i ($\hat{n}_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $

$\Phi$
Elektrischer Fluss
$N m^2/C$
8542
$E_i$
Elektrisches Oberflächenfeld i
$V/m$
8543
$dS_i$
Oberflächenelement i
$m^2$
8544
$\hat{n}_i$
Versor normal zur Oberfläche i
$-$
8545

ID:(11372, 0)



Der allgemeine elektrische Fluss

Gleichung

>Top, >Modell


Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) ist gleich dem Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$):

$ \Phi = \displaystyle\int \vec{E} \cdot \hat{n} dS $

$\Phi$
Elektrischer Fluss
$N m^2/C$
8542
$E$
Elektrisches Feld
$V/m$
5464
$dS$
Oberflächenelement
$m^2$
8547
$\hat{n}$
Versor normal zum Abschnitt
$-$
8546

Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und der Versor normal zur Oberfläche i ($\hat{n}_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $



Im kontinuierlichen Grenzfall kann die Summe durch das Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) ersetzt werden:

$ \Phi = \displaystyle\int \vec{E} \cdot \hat{n} dS $

ID:(11367, 0)



Der elektrische Fluss hängt vom Winkel ab

Gleichung

>Top, >Modell


Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i ($\alpha_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi = \displaystyle\sum_i | \vec{E}_i | \cos\alpha_i dS $

$\Phi$
Elektrischer Fluss
$N m^2/C$
8542
$E_i$
Elektrisches Oberflächenfeld i
$V/m$
8543
$dS_i$
Oberflächenelement i
$m^2$
8544
$\alpha_i$
Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i
$rad$
8548

Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und der Versor normal zur Oberfläche i ($\hat{n}_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi \equiv \displaystyle\sum_i \vec{E}_i\cdot\hat{n}_i\,dS_i $



Andererseits ist die Elektrische Feldprojektion ($E_n$) mit der Elektrisches Feld ($\vec{E}$), der Versor normal zum Abschnitt ($\hat{n}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) gleich:

$ \vec{E} \cdot \hat{n} =\mid \vec{E} \mid\cos \alpha $



Daher haben wir mit die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i ($\alpha_i$):

$ \Phi = \displaystyle\sum_i | \vec{E}_i | \cos\alpha_i dS $

ID:(11370, 0)



Der allgemeine elektrische Fluss als Funktion des Winkels

Gleichung

>Top, >Modell


Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) ist gleich dem Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$):

$ \Phi = \displaystyle\int | \vec{E} | \cos \alpha dS $

$\Phi$
Elektrischer Fluss
$N m^2/C$
8542
$E$
Elektrisches Feld
$V/m$
5464
$dS$
Oberflächenelement
$m^2$
8547
$\alpha$
Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel
$rad$
8549

Der Elektrischer Fluss ($\Phi$) wird als die Normalkomponente des elektrischen Feldes definiert, berechnet aus der Elektrisches Oberflächenfeld i ($\vec{E}_i$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel i ($\alpha_i$), multipliziert mit die Oberflächenelement i ($dS_i$) für jedes Element $i$, das dann über die gesamte Fläche summiert wird:

$ \Phi = \displaystyle\sum_i | \vec{E}_i | \cos\alpha_i dS $



Dies kann auf den kontinuierlichen Fall erweitert werden, indem die Summe durch ein Integral über der Oberflächenelement ($dS$) des Skalarprodukts von der Elektrisches Feld ($\vec{E}$) und die Oberflächennormaler elektrischer Feldwinkel ($\alpha$) ersetzt wird:

$ \Phi = \displaystyle\int | \vec{E} | \cos \alpha dS $

ID:(11369, 0)