Elektrische Feldstärke bei Wechselstrom

[Venkman (Gast)]

guten Tag zusammen!

mich quält heute eine eher (für mich) theoretische Frage, die ich 
vermutlich früher mal gelernt haben sollte....

Ein Leiter oder eher eine Schleife, die von einem Wechselstrom 
durchflossen wird. Frequenz f, Fläche A, Strom I - wie Rechne ich die 
elektrische Feldstärke im Nahfeld aus?

Danach wäre ein gerader Draht natürlich auch noch interessant.

Als Erinnerungsfetzen habe ich noch A*I/Abstand im Kopf. Frequenz und 
mit Sicherheit irgendwelche Naturkonstanten fehlen mir aber völlig.

Ich bin auf die Frage gekommen, weil ja bei EMV immer irgendwelche uV/m 
im Spiel sind und das kommt mir ziemlich schnell erreicht vor.


allgemeine Erklärungen und Antwort auf mein Formelproblem sind erhofft.


danke und bis bald

[GEKU (Gast)]

Venkman schrieb:
> elektrische Feldstärke

oder magnetische Feldstärke? Da ein Strom im Spiel ist.

[Christoph (Gast)]

Hi,

für einen gerade, runden Leiter gilt:
H = I / (2*pi*r²)

Findet man aber alles bei Wikipedia als erste Basic-Quelle.

Gruß
Christoph

[Venkman (Gast)]

Das ist richtig. Ich frage mich aber gerade nach der elektrischen 
Feldstärke. Dabei geht, soweit ich richtig liege, ja auch die Frequenz 
ein. Irgendwie klar, aber eben nicht ganz.



Konkrete Frage: Hab ich eine Schleife von, ich sag mal, 30 mm^2, 1A 
Wechselstrom mit Anstiegszeiten die eine Bandbreite von 100 MHz geben.
Wie komme ich auf die elektrische Feldstärke in uV/m?

Dabei muss man sich auch aufs Nahfeld wo nichts abgefstrahlt wird 
beschränken, richtig?

Darauf habe ich keine Antwort gefunden (wiki etc.), sonst wäre ich ja 
zufrieden :-)

[GEKU (Gast)]

Christoph schrieb:
> H = I / (2*pi*r²)

ohne Quadrat!

Die magnetische Feldstärke eines gerade, runden Leiter nimmt linear ab.

$$H=\frac{I}{2\pi \cdot r}$$

siehe  https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Feldst%C3%A4rke

Venkman schrieb:
> Ich bin auf die Frage gekommen, weil ja bei EMV immer irgendwelche uV/m
> im Spiel sind und das kommt mir ziemlich schnell erreicht vor.

uV/m wird die elektrische Feldstärke angegeben!

siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Feldst%C3%A4rke

[GEKU (Gast)]

Da hilft vielleicht der Fachbegriff Lecherleitung weiter.
In diesen Leitungen pflanzen sich elektrische und magnetische Felder 
fort.

Es können sich je nach Länge und Abschluss stehen Wellen mit entsprechen 
Feldgrößen ausbilden. Achtung stehende Wellen haben nichts mit 
statisches Felder zu tun. Stehende Wellen haben nur eine gleichbleibende 
Amplitude an einem Ort. Es gibt Maxima und Minima.

Eine kurz kurzgeschlossene Lecherleitung kommt deiner Schleife am 
nächsten.

Google einmal nach Lecherleitung


https://www.ld-didactic.de/literatur/hb/d/p3/p3751_d.pdf

[GEKU (Gast)]

GEKU schrieb:
> Lecherleitung

Die Zweidrahtleitung stellt eine von mehreren Bauformen der sogenannten 
Lecher-Leitung dar.

siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Flachbandleitung

Der Wellenwiderstand dieser Leitung ist

$$Z=\frac{120}{\sqrt{\epsilon_r}} \cdot arcosh(\frac{a}{d})$$

er = 1 im Vakkum
a ist der Abstand der Leiter
d ist der Drahtdurchmesser

Z ist das Verhältnis von Spannung zu Strom bei einer unendlich langen 
Leitung oder bei Abschluss der Leitung mit Z.

$$Z_L=\frac{U_L}{I_L}$$

Bei gegeben Strom IL lässt sich die Spannung UL berechnen, wenn ZL 
bekannt ist.

Die elektrische Feldstärke ist grob

$$E=\frac{U_L}{a}$$

oder

$$E=\frac{I_L \cdot Z_L}{a}$$

[тролхантэр (Gast)]

Die Feldstaerke rechnet mit den Maxwell gleichungen ab der Geometrie 
plus den Strom, resp Spannungswerten.

Also bring erst mal die Geometrie. Ein Statischer Strom bringt keine 
induzierte Spannung, nur ein sich wechselnder Strom bringt eine 
Spannung. Also bring die Frequenz.

[Elektrofan (Gast)]

Ist die Wellenlänge "gross" gegenüber dem Abstand zwischen Hin- und
Rückleiter, sieht die elektrische Feldstärke an jeder Stelle so aus,
wie Abb. 1.3.3 a) auf Seite 10 von

http://t1.physik.tu-dortmund.de/files/kierfeld/teaching/Physik2_10/khan_kierfeld_Physik2_10.pdf

Und sähe bei einer reinen Gleichspannung zwischen beiden Leitern
genauso aus.

[Kohlenbürste (Gast)]

Venkman schrieb:
> wie Rechne ich die
> elektrische Feldstärke im Nahfeld aus?

Gar nicht.

Im unmittelbaren Nahfeld einer Antenne ist vor einer Berechnung die 
Kenntnis der genauen Feldwerte und die geometrischen Feldverteilungen 
nötig. Das ist nur durch unmittelbare Messungen möglich, auch die 
Phasenbeziehungen und Winkeln zwischen H und E -Feld sind zu 
kompliziert.

https://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_field#Near-field_characteristics