Materie & Energie

Elektrische Verdrängung Physik

Elektrische Verdrängung , Hilfs elektrisches Feld oder elektrischer Vektor, der den Aspekt eines elektrischen Feldes darstellt, der ausschließlich mit dem Vorhandensein von getrenntem freiem verbunden istelektrische Ladungen , die absichtlich den Beitrag elektrischer Ladungen ausschließen, die in neutralen Atomen oder Molekülen zusammengebunden sind. Wenn elektrische Ladung zwischen zwei ursprünglich ungeladenen parallelen Metallplatten übertragen wird, wird eine positiv und die andere negativ um den gleichen Betrag geladen, und zwischen den Platten besteht ein elektrisches Feld. Wenn eine Platte aus Isoliermaterial zwischen die geladenen Platten eingeführt wird, werden die gebundenen elektrischen Ladungen, die die innere Struktur der Isolierung umfassen, leicht verschoben oder polarisiert; gebundene negative Ladungen (Atomelektronen) verschieben einen Bruchteil eines Atomdurchmessers in Richtung der positiven Platte, und gebundene positive Ladungen verschieben sich sehr geringfügig in Richtung der negativen. Diese Ladungsverschiebung oder Polarisation verringert den Wert vonelektrisches Feld, das vor dem Einsetzen der Isolierung vorhanden war. Der tatsächliche Mittelwert des elektrischen Feldes E hat daher eine Komponente P , die von den gebundenen Polarisationsladungen abhängt, und eine Komponente D , die elektrische Verschiebung, die von den frei getrennten Ladungen auf den Platten abhängt. Die Beziehung zwischen den drei Vektoren D , E , P im Meter-Kilogramm-Sekunden- (mks) oder SI-System ist: D = & epsi; 0 E + P ( & epsi; 0 ist eine Konstante, die Permittivitäteines Vakuums). Im Zentimeter-Gramm-Sekunden-System (cgs) lautet die Beziehung: D = E + 4 πP .

Der Wert der elektrischen Verschiebung D kann als gleich der Menge an freier Ladung auf einer Platte geteilt durch die Fläche der Platte angesehen werden. Unter diesem Gesichtspunkt wird D häufig als elektrische Flussdichte oder freie Ladungsoberflächendichte bezeichnet, da eine enge Beziehung zwischen elektrischem Fluss und elektrischer Ladung besteht. Die Abmessungen der elektrischen Verschiebung oder der elektrischen Flussdichte im Meter-Kilogramm-Sekunden-System sind Ladung pro Flächeneinheit und die Einheiten sind Coulomb pro Quadratmeter. In dem Zentimeter-Gramm-Sekunden-System sind die Abmessungen von D die gleichen wie die des primären elektrischen Feldes E , dessen Einheiten Dyn pro elektrostatischer Einheit oder Statvolt pro Zentimeter sind.