Elektrisches Feld in einem idealen Leiter

Ich habe einige Zweifel an dem elektrischen Feld in einem idealen Leiter (nennen wir es E). Genau, ich habe zwei verschiedene Beschreibungen gelesen

1) In Physikbüchern habe ich gelesen, dass das elektrische Feld im Inneren eines Leiters im elektrostatischen Gleichgewicht gleich 0 ist. Der physikalische Grund dafür ist die Tatsache, dass alle Ladungen im Gleichgewicht auf der Außenfläche des Leiters verteilt sind, da nur dies der Fall ist Verteilung kann ihre Abstoßungskräfte verringern. Eine mathematische Darstellung davon ergibt sich aus der Gleichung J = Sigma * E. Da Sigma = unendlich und J = 0 ist (da Gleichgewicht bedeutet, dass sich die Ladung nicht bewegt), müssen wir notwendigerweise E = 0 haben.

Nach dieser Erklärung ist E = 0 nur im elektrostatischen Gleichgewicht.

2) In Büchern über elektromagnetische Felder habe ich eine Erklärung gelesen, die ähnlich, aber nicht identisch ist. Ich habe gelesen, dass wir E = 0 erhalten, da J einen endlichen Wert haben muss und J = Sigma * E und Sigma = unendlich ist.

Gemäß dieser Erklärung wird das elektrostatische Gleichgewicht nicht erwähnt. Es scheint, dass wir in einem Leiter in jedem Zustand E = 0 haben. Auch wenn eine Spannungsquelle daran angelegt ist oder ähnliches.

Jetzt habe ich zwei Fragen:

  • Welche ist die richtige Beschreibung?

  • Es ist bekannt, dass ein Metall EM-Wellen reflektieren kann. Liegt es daran, dass E = 0 in seinen inneren Punkten ist?

Kinka-Byo, der Titel Ihrer Frage enthält den Begriff "idealer Dirigent", aber Ihre erste Frage enthält eine Aussage über Dirigenten im Allgemeinen und nicht nur über ideale Dirigenten. Ist Ihnen die Unterscheidung zwischen "Dirigent" und "idealem Dirigenten" klar?
Ich denke, dass ein Leiter eine endliche (aber nicht 0) Leitfähigkeit hat, während ein idealer Leiter eine unendliche Leitfähigkeit hat, ist das richtig? Ist ein Leiter also in der Praxis einfach jedes Material, das kein vollständiges Dielektrikum ist?
Kinka-Byo, es ist wichtig zu bedenken, dass ein idealer Leiter unphysikalisch ist (daher das Adjektiv ideal ), aber nützlich ist, um Berechnungen zu vereinfachen, um gültige Ergebnisse zu erhalten (in dem Betriebsbereich, in dem die Näherung des idealen Leiters gültig ist). Beispielsweise sind in einem physikalischen Drahtleiter die beweglichen Ladungsträger Elektronen, während wir in einem idealen Leiter nur an bewegliche Ladung denken – die Eigenschaften des Ladungsträgers wurden abstrahiert. Hier gab es in letzter Zeit mehrere Fragen, bei denen das OP zu einem Widerspruch kam, der die Annäherung an den idealen Leiter zu weit treibt.
Vergessen Sie auch nicht, dass es Materialien gibt, die weder gute Leiter noch gute Isolatoren sind, zB Halbleiter.

Antworten (1)

Die erste Beschreibung gilt für alle Leiter, während die zweite nur für perfekte Leiter gilt.

Der Grund, warum das erste für alle Leiter funktioniert, ist, dass wir in der Elektrostatik sagen müssen „wenn“. beliebig Ladung bewegt, wird unsere Annahme der Elektrostatik verletzt', also würde ein elektrisches Feld in sogar einem unvollkommenen Leiter die Annahme verletzen und ist daher nicht erlaubt. Wenn wir andererseits ein vollständig dynamisches System zulassen, können wir eine bewegliche Ladung in einem Leiter haben Wenn es ist nicht perfekt. Dies sollte offensichtlich sein, da sich in der realen Welt ständig Ladungen durch Leiter bewegen. In diesem Fall gilt das Argument also nur, weil die Leitfähigkeit, σ , ist unendlich, was nur für perfekte Leiter gilt.

Was die zweite Frage betrifft, so ist die beste Antwort, die ich geben kann, dass wir Randbedingungen verwenden, um zu verstehen, wie sich die Felder in der Nähe von Oberflächen verhalten, und wenn Sie die Berechnungen durchführen, erhalten Sie eine Reflexion. Wenn ich mich richtig erinnere, E = 0 wird verwendet, um die idealisierte perfekte Reflexion im idealisierten perfekten Leiterproblem zu erhalten.

Warum sind 1 und 2 für Leiter bzw. Vollleiter wahr? Wo gibt es Annahmen in diesen beiden Beschreibungen?
@Kinka-Byo Ich habe einen Abschnitt hinzugefügt, um Ihre Folgefrage zu beantworten.
Perfekt, vielen Dank
Elektrisches Feld in einem idealen Leiter
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