Faradayscher Kaefig und andere physikalische Gemeinheiten
Christian Hesse
Nach längeren nächtlichen Diskussionen sind eine Probleme und Fragen zu
obigen Themen aufgetaucht. Vielleicht kann mir da jemand helfen:
-Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
-Sind die Ladungen nur außen drauf?
-Passiert mir etwas, wenn ich von innen an den Käfig fasse?
-Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und dann von
außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
-Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
-Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem Metallrahmen
um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein Faradayscher Käfig?
-Wie weitmaschig darf er sein?
-Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf oder auch
im Leiter?
-Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Hohlleiter?
-Wenn ich eine Hohlkugel und eine Massive Metallkugel habe: Auf welche
passen mehr Ladungen?
-Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
-Wenn ich mich in eine geschlossene Glaskugel setze: Kann mir dann etwas
passieren?
-Die alten Bergmannslampen mit dem Gitter um die Flamme und bei der
einströemndes Gas nur innen verbrennt: Funktioniert das auch mit einem
Faradayschen Käfig? Wenn ja, wie?
Danke für eure Mühe!
Man sieht sich, hört sich, liest sich!
ARCUS
"[...]...der Trittbrettfahrer des Bösen![...]"
(fr...@sixpack.pfalz.de)
D.Ti...@orplid.shnet.org
Faradayscher Käfig und andere physikalische Gemeinheiten:
a> -Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
Gut.
Aber im Ernst. Ein F-Kaefig besteht aus einem gut leitenden Material und
hat deshalb die Eigenschaft, dass ein elektrisches Potential, das an einem
Ende angelegt wird, sich ueber den ganzen F.K. verteilt, so dass im
Inneren keine Potentialdifferenz (= Spannung) auftritt. Dann kann durch
dich auch kein Strom fliessen.
a> -Sind die Ladungen nur außen drauf?
Ja.
a> -Passiert mir etwas, wenn ich von innen an den Käfig fasse?
Nein, solange durch den Kaefig kein allzu grosser Strom fliesst, was einen
Spannungsabfall zur Folge haette.
a> -Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und dann von
a> außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
Nein, denn das Potential ist aussen das gleiche wie Innen.
a> -Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
Leitfaehigkeit (s.o.)
a> -Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem Metallrahmen
a> um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein Faradayscher Käfig?
a> -Wie weitmaschig darf er sein?
Im Endeffekt kommt es daruf an, an welcher Stelle die Spannung eingespeist
wird. Im Cabrio bei einem Blitz koennte das unter Umstaenden dein Kopf(!)
sein, und das waere nicht so gut. Absolute Werte fuer die Maschenweite
kann man so einfach nicht angeben.
a> -Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf oder auch
a> im Leiter?
Das haengt von der Frequenz (und der Leitfaehigkeit) des Drahtes ab. Bei
hohen Frequenzen wird der Strom immer weiter an die Oberflaeche gedraengt.
Das nennt man den Skineffekt.
a> -Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Hohlleiter?
Haengt von der Frequenz ab. Bei hohen gibt es keinen Unterschied.
a> -Wenn ich eine Hohlkugel und eine Massive Metallkugel habe: Auf welche
a> passen mehr Ladungen?
a> -Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
Auf beide passen gleich viel Ladung. Das Innere ist eh potential- und
ladungsfrei, egal ob da Metall ist oder nicht.
a> -Wenn ich mich in eine geschlossene Glaskugel setze: Kann mir dann etwas
a> passieren?
Ja, du bekommst keine Luft mehr ;-). (Ein F.K. ist sie natuerlich auch
nicht ->Leitfaehigkeit)
a> -Die alten Bergmannslampen mit dem Gitter um die Flamme und bei der
a> einströemndes Gas nur innen verbrennt: Funktioniert das auch mit einem
a> Faradayschen Käfig? Wenn ja, wie?
DAs hat mit dem F.K. nichts zu tun. Entscheidend ist hier die
*Waerme*leitfaehigkeit. Das Gitter verhindert, dass das Gas ausserhalb
genuegend heiss zur Entzuendung wird.
a> Danke für eure Mühe!
Aber bitte doch.
Gruss, Detlev Tietjen
--
Detlev Tietjen <d.ti...@orplid.shnet.org>
*It's only OS/2* (But I like it)
## CrossPoint v3.1 R ##
Manfred Matzinger
Hi!
Christian Hesse writes:
> -Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
Aufgrund der Randbedingungen an der Innenseite eines hohlen Leiters ist dessen
Inneres frei von elektromagnetischen Feldern.
> -Sind die Ladungen nur außen drauf?
Ja.
> -Passiert mir etwas, wenn ich von innen an den Käfig fasse?
Nein.
> -Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und dann von
> außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
Das hängt von den Randbedingungen ab.
> -Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
Ein Faraday`scher Käfig ist der Innenraum eines hohlen Leiters.
> -Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem Metallrahmen
> um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein Faradayscher Käfig?
Nein.
> -Wie weitmaschig darf er sein?
Streng genommen darf ein Faraday`scher Käfig keine Maschen haben. Je größer die
Maschen sind, desto geringer wird die Abschirmwirkung, da die Felder immer
tiefer ins Innere eindringen.
> -Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf oder auch
> im Leiter?
Die Ladungen fließen im allgemeinen auch im Leiter. Beschrieben wird dies im
Skin-Effekt (siehe Elektrodynamikbuch).
> -Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Hohlleiter?
Auch hier sind Ladungen im Inneren. Auch für den Faraday`schen Käfig ist "die
Ladungen befinden sich nur an der Außenoberfläche" eine (gute) Näherung.
> -Wenn ich eine Hohlkugel und eine Massive Metallkugel habe: Auf welche
> passen mehr Ladungen?
Bei hinreichender Dicke der Hohlkugel ist`s egal.
> -Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
(Näherungsweise) nein.
> -Wenn ich mich in eine geschlossene Glaskugel setze: Kann mir dann etwas
> passieren?
Ja. Das Glas kann so aufgeladen werden, daß durch Dich Strom fließt.
> -Die alten Bergmannslampen mit dem Gitter um die Flamme und bei der
> einströemndes Gas nur innen verbrennt: Funktioniert das auch mit einem
> Faradayschen Käfig? Wenn ja, wie?
Dies hat mit dem Faraday-Effekt nix zu tun! IMHO klappt das, weil das Gitter die
Wärme so gut ableitet, daß sich das Gas auf der anderen Seite nicht entzünden
kann.
Herzliche Grüße
Best regards
Manfred Matzinger
"The rich will do anything for the poor but get off their backs."
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Holger J. Schoenen
zum Thema "Faradayscher Kaefig und andere physikalische Gemeinheiten":
> -Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
gleichartige Ladungen stoßen sich ab. Deshalb nur auf der Außenseite des
Käfigs.
> -Sind die Ladungen nur außen drauf?
ja. Zumindest wenn die Feldstärke im Verhältnis zum Käfigdurchmesser
groß genug ist.
> -Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und dann von
> außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
Wenn nur Ladung anliegt, werden Dir die Häärchen am Arm etwas abstehen.
Wenn auch Strom um den Käfig fließt (z.B. Blitzschlag), wird es etwas warm
im Händchen werden. Könntemi vorstellen, daß über das Blut auch (Druck-)
Schockwellen übertragen werden!
> -Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
Das ihn durch elektrische Ladung umgebende elektrische Feld.
> -Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem Metallrahmen
Wenn zu große Löcher, also nicht leitfähige Obrflächen, entstehen wird das
resultierende Feld sicher so weit verbogen, das der Faraday-Effekt
nachläßt.
> um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein Faradayscher Käfig?
> -Wie weitmaschig darf er sein?
Ausprobieren!
> -Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf oder auch
> im Leiter?
Nein. Bei niedrigen Frequenzen auch durch den Draht. Deshalb bemißt ein
Elektriker benötigte Drahtstärken auch nach dem Querschnitt und nicht dem
Umfang. Bei höheren Frequenzen tritt ein sogenannten scin-effect auf, bei
dem sich der Stromfluß immer mehr auf die Oberfläche konzentriert. Deshalb
versilbert man auch solche Leitungen, da Silber einen niedrigeren
Widerstand als Kupfer hat. Ganz Silber wäre Verschwendung. Man verwendet
auch Litze, bei der dünne, zu einander isolierte Drähte verdrillt werden.
Damit wird die nutzbare Oberfläche relativ zum Gesamtquerschnitt
vergrößert.
> -Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Hohlleiter?
Das ist etwas ganz anderes. Bei hohen Frequenzen können sich stehende
Wellen ausbilden (s. Antenne). Wenn Leitungen aber nicht strahlen sondern
leiten sollen müssen stehende Wellen und entsprechende Abstrahlungen
vermieden werden. Hohlleiter sind spezielle "Rohre" mit meist rechteckigem
innenquerschnitt. Durch die spezielle, auf die Frequenz abgestimmte
Geometrie kann es erreicht werden, das die Wellen auf der, meist
versilberten, Innenseite der Rohre wandern.
> -Wenn ich eine Hohlkugel und eine Massive Metallkugel habe: Auf welche
> passen mehr Ladungen?
Ich nehme an auf die massive Kugel, da sicher nicht *nur* auf der
Oberfläche Ladungen anzutreffen sind.
> -Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
Kommt wohl auf die Ladungsmenge an. Wenn der äußerste Oberflächenbereich
voll besetzt ist werden die Ladungen auch weiter in das Innere dringen.
Auf jede Ladung wird aber eine große, nach außen gerichtete Kraft wirken.
> -Wenn ich mich in eine geschlossene Glaskugel setze: Kann mir dann etwas
> passieren?
Zumindest kannst Du dann nicht naß werden. :-)
Bedenke, daß die Glaskugel zwar nicht leitet, aber elektrische Felder
passieren läßt. Und wenn durch plötzliche Feldstärkeänderungen in Folge
z.B. eines Blitzschlags die Elektronen in Deinem Körper gescheucht werden
mag das schon Folgen haben. Ich selbst habe hinter einer Glasscheibe ein
Gewitter beobachtet und bei einem heftigen Blitzschlag, der nicht einmal
unmittelbar in der Nähe einschlug, bemerkt, wie sich meine Resthaare
plötzlich zur Scheibe hin reckten! Denke auch an Funktionsweise eines
Kondensators und die Rolle des Dielektrikums.
> -Die alten Bergmannslampen mit dem Gitter um die Flamme und bei der
> einströemndes Gas nur innen verbrennt: Funktioniert das auch mit einem
> Faradayschen Käfig? Wenn ja, wie?
Hat nichts mit einander zu tun. Wenn die Maschen des Käfigs dicht genug
sind, die Wärme des verbrennenden Gases so weit abzuleiten, daß die Flamme
nicht "durchschlagen" kann, warum nicht?
Gruß Holger
--
Holger Schoenen, Dortmund;
<pgp 2.6 public key available on request or when mailed with ## in subject>
## CrossPoint v3.02 R ##
Michael Tresp
zum Thema "Faradayscher Käfig und andere physikalische Gemeinheiten":
a> Ein einfaches Hallo! (Das tut es auch!)
dto.
a> -Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
in einem idealem Leiter (und Metalle sind fast ideal) kann kein
elektrisches Feld herrschen, welches nicht sofort durch
Ladungsverschiebung ausgelichen wuerde. An jedem Punkt des Kaefigs
herrscht also dieselbe Feldstaerke. Ist der Kaefig also geschlossen und
befinden sich im Inneren des Kaefigs keine Ladungen so ist das innere also
Feldfrei.
a> -Sind die Ladungen nur außen drauf?
Noe. In einem Metall befinden sich die Ladungen ueberall. Legst Du ein
Feld an, so wandern die beweglichen Ladungen allmaehlig nach aussen oder
innen, je nach Feldrichtung, bzw. an der einen Seite so, an der anderen
andersrum.
a> -Passiert mir etwas, wenn ich von innen an den Käfig fasse?
noe.
a> -Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und
a> dann von außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
auch nicht, ausser ein Blitz schlaegt in Deine nun ausserhalb des Kaefigs
befindliche Hand.
a> -Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
Einen Raum der moeglichst engmaschig von einem Leiter umschlossen ist.
a> -Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem
a> Metallrahmen um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein
a> Faradayscher Käfig?
ein sehr schlechter (die Maschen sind recht grob) vermutlich schlaegt der
Blitz im Ueberollbuegel ein, aber man weiss ja nie.
a> -Wie weitmaschig darf er sein?
je engmaschiger ist, umso idealer ist er, d.h. je weitmaschiger umso mehr
verliert er seine Eigenschaften und schirmt die Felder nicht mehr ab.
a> -Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf
a> oder auch im Leiter?
Gleichstrom fliesst im Draht, bei zunehmender Frequenz wandern die
Elektronen an die Oberflaeche.
a> -Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Hohlleiter?
Im Inneren eines Hohlleiters koennen sich elektrische Wellen ausbreiten
was Vorteile bringen kann.
a> -Wenn ich eine Hohlkugel und eine Massive Metallkugel habe: Auf
a> welche passen mehr Ladungen?
Gleichviele.
a> -Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
Im Inneren von Metallen sind immer Ladungen. Ledst Du die Kugel aber
zusaetzlich auf, so wandern alle diese Zusatzladungen an die Oberflaeche
(wenn sie koennen, also die Elektronen. "Laedst" Du eine Metallkugel
positiv auf so werden die positiven Atomruemfe langsam die Kugel
durchdringen (Es entsteht ein Feldgradient im innern der Kugel!)
a> -Wenn ich mich in eine geschlossene Glaskugel setze: Kann mir dann
a> etwas passieren?
Wenn der Blitz einschlaegt, vermutlich nicht, da Glas ein Isolator ist und
die Elekronen es nicht durchdringen. Es herrschen aber im Inneren Deiner
Kugel diesselben Feldstaerken wie ausserhalb, und es koennte Dir passieren
dass Du innen Deinen Privatblitz von der einen Kugelseite zur anderen
bekommst.
a> -Die alten Bergmannslampen mit dem Gitter um die Flamme und bei
a> der einströemndes Gas nur innen verbrennt: Funktioniert das auch
a> mit einem Faradayschen Käfig? Wenn ja, wie?
Diese Bergmannslampen und ein Faradaykaefig haben, ausser dass sie
aehnlich aussehen, in der Funktionsweisse nicht miteinander zu tun.
(Bergmannslampen beruhen auf der thermischen Leitfaehigkeit von Metallen,
Faradaykaefige auf der elektrischen Leitfaehigkeit)
a> Danke für eure Mühe!
a> Man sieht sich, hört sich, liest sich!
a> ARCUS
mfg michl
DX2POWER
Wer : ar...@RPSBBS.rlp.org
Was : Faradayscher Käfig und andere physikalische Gemeinheiten
> -Wie funktioniert ein Faradayscher Käfig?
Wenn du in einem faradayschen Blitzkäfig bist und ein Blitz außen
einschlägt, geht dieser durch die einfache Erklärung, daß die Elektronen
den größtmöglichen Abstand zueinander einnehmen wollen, außen durch die
Käfigstebe hindurch.
> -Sind die Ladungen nur außen drauf?
Ja, sie wollen den größtmöglichen Abstand zueinander einnehmen...
> -Passiert mir etwas, wenn ich von innen an den Käfig fasse?
Nein.
> -Wenn ich jetzt eine Klappe in dem Käfig habe, sie aufmache und dann von
> außen an den Käfig fassen: Passiert mir dann etwas?
Ja, dann bekommst du krätig einen gezongt.
> -Was genau zeichnet einen Faradayschen Käfig aus?
Das man nicht von dem Blitz getroffen werden kann.
> -Wenn ich ein Cabrio mit einem Überollbügel nehme mit einem Metallrahmen
> um die Windschutzscheibe: Ist das auch noch ein Faradayscher Käfig?
Weiß nicht????
> -Wie weitmaschig darf er sein?
Am besten auf dem Dach garkeine Maschen.
> -Fließen bei einem elektrischen Leiter (Draht) Ladungen nur auf oder auch
> im Leiter?
In dem Leiter.
> -Sind im inneren der massiven auch Ladungen?
Die Elektronen wollen den größtmöglichen Abstand...
Good By(t)e
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