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Elektrostatische Energie

Verfasst: 07.03.2007, 22:27
von rfc822
Skriptum S. 42:
W=\frac{1}{8\pi}\int\limits_V\vec E(\vec r)^2\ dV = \frac{1}{2}\int\limits_V\phi(\vec r)\varrho(\vec r)\ dV+\frac{1}{8\pi}\oint\limits_F\(\phi\vec\nabla\phi)\cdot\vec{dA}

Kann mir irgendwer einen Tipp geben? Ich komm einfach nicht drauf, warum... die Erklärung ("Verwendung der Darstellung der Feldstärke als Gradientenfeld sowie der 1. Maxwell- bzw. der Poissongleichung") nützt mir auch nix - ich seh nicht, wo ich da die 1. Maxwellgleichung oder die Poissiongleichung einsetzen könnte. Ich komm beim Umformen nur bis
W=\frac{1}{8\pi}\int\limits_V (\vec\nabla\phi)(\vec\nabla\phi)\ dV = \frac{1}{8\pi}\int\limits_V (\frac{d\phi}{dx})^2+(\frac{d\phi}{dy})^2+(\frac{d\phi}{dz})^2\ dV, aber nix von zweiten Ableitungen (die ich ja für die Poissongleichung brauchen würde)

Verfasst: 08.03.2007, 08:46
von themel
Dir fehlt vermutlich das, was in Prama II Green'sche Formel heißt und in Methoden als "Zweiter Satz von Green" bekannt war:

\int_B u\Delta w - w\Delta u dV= \int _{\partial B} u \nabla w - w \nabla u d\vec A

Herleitung: einfach \nabla(s\vec v) = s\nabla\vec v + \vec v \nabla s nach dV integrieren, dann einmal s=u und v = \nabla w einsetzen und einmal s=w und v = \nabla u, voneinander abziehen, Satz von Gauß.

Verfasst: 08.03.2007, 09:03
von rfc822
Hm ich vermute auch, dass man so einen Satz braucht, aber ich sehs immer noch nicht ganz. Was ist hier das u bzw. v?

Verfasst: 08.03.2007, 10:52
von themel
Alsdann, verfluchte TeX-Plackerei:

W =  \frac{1}{8\pi} \int_V d^3r \vec E(\vec r)^2 =  \frac{1}{8\pi} \int_V d^3r \nabla \varphi(\vec r)^2

Eigentlich braucht man dann die Greensche Formel gar nicht, sondern nur die einfache Divergenzformel aus der Herleitung.

\nabla(s\vec v) = \nabla(s)\vec v + \nabla(\vec v)s \Rightarrow \int_{\partial V} d^2 \vec f s\vec v = \int_V d^3r \nabla(s)\vec v + \int_V d^3r s \nabla(v)

Mit s=\varphi und \vec v = \nabla \varphi ist also

\int_{\partial V} d^2 \vec f \varphi \nabla \varphi  = \int_V d^3r \nabla\varphi^2 + \int_V d^3r \varphi \Delta \varphi

Dann noch umgruppieren und eben Poisson einsetzen.

Verfasst: 08.03.2007, 12:07
von rfc822
Danke... faszinierend, so macht man aus (1. Ableitung)^2 eine zweite Ableitung :)

PS: Im EDYN-Skriptum heißt's "1. Greenscher Integralsatz", Formel I.12a