'Elektrostatisches Feld eines Stromkreises' Was bedeutet das?

Ich habe mich kürzlich mit Elektrodynamik beschäftigt, ich habe Elektrostatik und Magnetostatik studiert, bisher kenne ich diese Fakten:

Elektrostatische Felder werden durch statische Ladungskonfigurationen erzeugt. Magnetfelder werden durch bewegte Ladungskonfigurationen (Ströme) erzeugt.

Jetzt gibt es etwas, das ich nicht verstehen kann, zum Beispiel eine stromführende Leitung, die neutral sein soll, aber gemäß dieser Aussage:

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Es gibt ein elektrisches Feld innerhalb des Kabels, von dem ich weiß, dass es vorhanden sein muss, um tatsächlich Strom durch das Kabel zu treiben, aber das Kabel ist neutral, was bedeutet, dass es nicht geladen ist, also woher kommt dieses elektrische Feld? Kommt es von der Quelle (Batterie)? Und ist es elektrostatisch oder kommt es von einer irgendwie induzierten Ladung im Draht, könnte es die Batterie sein, und das würde die Frage leicht beantworten. Aber was ist mit dem elektrischen Feld außerhalb des Drahtes? Liegt es auch am Akku?

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Es gibt ein elektrisches Feld innerhalb des Kabels, von dem ich weiß, dass es vorhanden sein muss, um tatsächlich Strom durch das Kabel zu treiben, aber das Kabel ist neutral, was bedeutet, dass es nicht geladen ist, also woher kommt dieses elektrische Feld?

Das elektrische Feld innerhalb des Drahtes muss durch Hinzufügen und Umverteilung elektrischer Ladung auf der Oberfläche des Leiters aufgebaut werden.

Beachten Sie, dass es nicht ganz richtig ist anzunehmen, dass der Draht elektrisch neutral ist . Tatsächlich ist dies in einem Stromkreis im Allgemeinen nicht der Fall.

Betrachten Sie zum Beispiel den einfachen Fall einer Batterie, die über zwei Leiter mit einem Widerstand verbunden ist (nehmen Sie an, dass der Widerstand der Leiter vernachlässigt werden kann). Das (elektrische) Potential des mit dem Pluspol der Batterie verbundenen Leiters ist höher als das Potential des mit dem Minuspol verbundenen Leiters. Offensichtlich hat mindestens einer der Leiter eine Ladungsdichte ungleich Null.

Damit Energie von der Batterie zum Widerstand fließen kann, muss tatsächlich ein elektrisches Feld vom positiveren Leiter zum negativeren Leiter vorhanden sein. Mit dem Energiefluss ist ein Poynting-Vektor ungleich Null verbunden , der sowohl ein elektrisches als auch ein magnetisches Feld im Raum zwischen den Leitern erfordert:

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Ja, es stimmt, dass die Stromführung neutral ist. Denn der Netto-Ladungszufluss ist genau gleich dem Netto-Ladungsabfluss (in diesem Fall Elektronen). Aber es gibt einen sehr feinen Unterschied zwischen dem Ursprung des elektrischen Feldes innerhalb und außerhalb des Drahtes.

Sie haben Recht mit der Aussage, dass das elektrische Feld im Kabel durch die von der Batterie gelieferte Potentialdifferenz erzeugt wird. Die Elektronen bewegen sich als Reaktion auf dieses Feld durch den Draht und erzeugen einen konstanten Strom.

Aber das elektrische Feld außerhalb des leitenden Drahtes ist nicht auf die Batterie zurückzuführen. Es liegt an den Elektronen, die sich durch den Draht bewegen. Hier ist ein Link für weitere Informationen dazu: Welche Felder werden um einen stromführenden Leiter erzeugt?

Also zum Schluss - Das von der Batterie erzeugte elektrische Feld (innerhalb des Drahtes) bewirkt, dass sich die Elektronen bewegen, und die sich bewegenden Elektronen erzeugen ein weiteres elektrisches Feld (außerhalb des Drahtes), während sie die Potentialdifferenz nach oben bewegen.

Hoffe das hilft!

Ich glaube nicht, dass diese (derzeit akzeptierte) Antwort richtig ist. Betrachten Sie zum Beispiel den einfachen Fall einer Zelle, die mit zwei Leitern an einen Widerstand angeschlossen ist - die Leiter sind nicht elektrisch neutral. Tatsächlich bilden die beiden Leiter einen Kondensator, der aufgeladen werden muss, bevor ein Gleichgewicht hergestellt wird.
Siehe zum Beispiel auch Ladungsdichte in einem stromdurchflossenen Draht : „Diskussionen über die Kraft auf ein geladenes Teilchen außerhalb eines stromdurchflossenen Drahts gehen oft davon aus, dass der Draht elektrisch neutral ist. Dieses Problem untersucht, warum diese Annahme nicht ganz richtig ist ohmsche, stromführende Drähte."

Warum nehmen Sie an, dass der Draht genau neutral ist? Auf der Oberfläche von Leitern kann es zu einer stabilen Verteilung der elektrischen Ladung kommen, die nicht überall Null ist. Wenn an irgendeinem Punkt innerhalb des Drahtes ein konstantes elektrisches Feld vorhanden ist, ist die Oberflächenverteilung der Ladungen in der Nähe dieses Punktes so, dass sie dieses Feld erzeugt. Je näher die Ladungen an diesem Punkt sind, desto größer ist ihr Einfluss auf das dortige elektrische Feld.

Die Ladungsverteilung auf der Oberfläche von Drähten wird durch das elektrische Feld der Batterie aufrechterhalten.

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