Elektrostatik - Universität Zürich

Bringen wir einen Leiter in ein äusseres elektrisches Feld ⃗ E a ,
so bewegen sich vorerst die freien Ladungen im Leiter. Der
stationäre Zustand mit einem inneren Feld ⃗ E i = 0 ist dann
erreicht, wenn die Ladungen sich so auf der Oberfläche verteilt
haben, dass das von ihnen erzeugte Feld ⃗ E σ im Innern das Feld
⃗E a gerade aufhebt,
⃗E a + ⃗ E σ = ⃗ E i = 0 .
_
_
__ _ _ + +++ +++++
_ ___
E=0 +
_ +
_ +
_
+
_
+
+
Auch im Innern eines metallischen Hohlraums (Faraday-Käfig)
ist das Feld E i = 0 (Abbildung 5.5).
Abbildung 5.5: Ein metallischer Hohlraum schirmt
äussere elektrische Felder ab. Der einen Blitzeinschlag
simulierende Funke springt zum Auto und dann über
den isolierenden Reifen weg von der Radnabe zum Boden.
Der Fahrer bleibt unverletzt.
Ein ursprünglich ungeladener Konduktor kann durch Influenz geladen werden, ohne dass ihm
durch Berühren überschüssige Ladungen zugeführt werden. Die dafür notwendigen Schritte sind
in Abbildung 5.6 gezeigt.
2
1
+
_ _ +++++
Q=0 __
+
+
E i =0 _ __ + ++
3
_ _ __
_ __ + +++++
4
+
_ _ +++++ __
_ __
_
_
_
_
Q Ω≠0 ≠ 0_
_
_
nach
2
nach
3
nach
4
Laden durch Influenz
Abbildung 5.6: Ein ungeladener Leiter wird durch Influenz geladen. i) Ein geladenes Objekt
erzeugt ein elektrisches Feld, das zu einer Ladungsverschiebung im Leiter führt. ii, iii) Durch
Erden des ungeladenen Leiters fliesst die Ladung, die das gleiche Vorzeichen wie die des geladenen
Objekts hat (hier positiv) ab. iv) Nach Entfernen der influenzierenden Ladung verteilen sich die
(hier negativen) Ladungen auf dem Leiter. Er bleibt geladen zurück.
5.12