Fluss (Physik)

Fluss (Physik)

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Als Fluss werden verschiedene physikalische Größen bezeichnet, die sich als Produkt eines Feldes und einer Fläche ergeben. Das übliche Formelzeichen für diese Größen ist $ \Phi $ (großes Phi).

Mögliche Flussgrößen

Es sei die Flussdichte $ F $ ein skalares Feld oder ein Vektorfeld $ {\vec {F}} $ und $ {\vec {A}} $ die betrachtete Fläche (der Flächeninhalt Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A multipliziert mit dem Normaleneinheitsvektor der Fläche). Dann können drei Flussgrößen gebildet werden:

Skalarer Fluss eines Vektorfeldes:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \Phi=\int\vec F\cdot\mathrm{d}\vec A

Vektorfluss eines skalaren Feldes:

$ {\vec {\Phi }}=\int F\cdot \mathrm {d} {\vec {A}} $

Vektorfluss eines Vektorfeldes:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \vec\Phi=\int\vec F \times \mathrm{d}\vec A

Skalarer Fluss eines Vektorfeldes

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:
Fluss durch eine Probefläche

Praktisch wichtig ist vor allem der skalare Fluss eines Vektorfeldes, das Skalarprodukt aus Vektorfeld und Fläche. Auch dieser Fluss wird, obwohl er eine skalare Größe ist, in der Literatur manchmal Vektorfluss genannt.[1] Ist das – auch als Flussdichte bezeichnete – Vektorfeld über die Fläche Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A konstant, geht das Integral einfach in das Skalarprodukt über:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \Phi=\vec F\cdot\vec A .

Wichtige skalare Flüsse von Vektorfeldern sind beispielsweise der Volumenstrom, der magnetische Fluss und der elektrische Fluss.

Magnetische Flussflächen spielen eine Rolle in der Plasmaphysik der Fusionsreaktoren (siehe Rotationstransformation). Eine Flussfläche ist dadurch charakterisiert, dass der Fluss durch jedes ihrer Flächenelemente null ist. Die Vektoren liegen also parallel zu ihr. Oft werden ineinandergeschachtelte Flussflächen betrachtet, die ausgehend von der größten Flussdichte einen immer größeren Teil des Flusses einhüllen.

Siehe auch

  • Kontinuitätsgleichung, betr. eine spezielle Eigenschaft von Flüssen, die einer Erhaltungsgröße zugeordnet sind
  • Elektrische Stromdichte, ein Beispiel für ein Vektorfeld Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \vec{F}

Weblinks

Wikibooks: Vektoranalysis: Teil II – zur Rechnung mit Feldgrößen

Einzelnachweise

  1. Brockhaus Naturwissenschaft und Technik. Band 3. Spektrum Verlag, 2003, ISBN 3-7653-1063-8, S. 2082.