Das elektrostatische Feld, elektrische Erscheinungen in Nichtleitern

Zusammenfassung

Das elektrostatische Feld entsteht durch ruhende Ladungen auf Elektroden im Dielektrikum oder Nichtleiter. Seine Feldgrößen sind Feldstärke E und Verschiebungsdichte D, die über die Dielektrizitätskonstante $\epsilon$ als Materialgröße zusammenhängen. Von den Ladungen gehen Feldlinien aus und enden auf ihnen. Neben Feldstärke und Verschiebungsfluss als lokale Feldgrößen gibt es Spannung U, Potential $\varphi$ und Verschiebungsfluss $\Psi$ als globale Feldgrößen, wobei letztere identisch ist mit der umfassten Ladung der Elektrode, von der er ausgeht bzw. endet. Die Verknüpfung zwischen Spannung und Ladung ist die Kapazität und der zugehörige Zweipol heißt Kondensator. Ändert sich die Elektrodenladung zeitlich durch einen zu- oder abgeführten Strom, so setzt sich die Ladungsänderung durch das Influenzprinzip als Verschiebungsstrom im Dielektrikum fort (nachweisbar durch das umgebende Magnetfeld). Am Kondensator bewirkt dieser Vorgang den Zusammenhang zwischen Strom und zeitlicher Spannungsänderung. Merkmal des Kondensators ist die Fähigkeit zur Ladungs- und damit Energiespeicherung durch die Energiespeicherfähigkeit des elektrostatischen Feldes.