Elektrischer Fluss (electrical flux)

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)

Der elektrische Fluss (engl. electrical flux) beschreibt die Gesamtmenge der elektrischen Feldlinien, die durch eine bestimmte Fläche hindurchtreten. Er ist ein Maß für die elektrische Durchflutung einer Fläche.

1 Formelzeichen und Einheit

Das Formelzeichen ist der griechische Großbuchstabe $\Psi$ („Psi“).
Die Einheit ist das Coulomb ($\mathrm{C}$) oder Amperesekunde ($\mathrm{As}$), da beide äquivalent sind. Der elektrische Fluss wird mathematisch als Flächenintegral der elektrische Flussdichte definiert:

$$\Psi =\underset{A}{\int }\vec{D}\cdot \mathrm{d}\vec{A}$$

Dabei trägt nur jener Anteil des elektrischen Flusses bei, der normal zur Fläche steht.

2 Praxis-/Rechenbeispiele

• In einem Plattenkondensator mit homogenem Feld ist der elektrische Fluss $\Psi =D\cdot A$, wobei $A$ die Plattenfläche ist.
• Das Gauß’sche Gesetz nutzt den elektrischen Fluss: Der Fluss durch eine geschlossene Fläche entspricht der eingeschlossenen freien Ladung.
• Bei Hochspannungsisolatoren wird der elektrische Fluss zur Berechnung der Feldverteilung verwendet.
• In Elektret-Mikrofonen ist eine konstante elektrische Flussdichte gespeichert.

3 Gängige Größenordnungen

• Kleine Kondensatoren: Nanoamperesekunden ($\mathrm{nAs}$) bis Mikroamperesekunden ($\mu \mathrm{As}$).
• Leistungskondensatoren: Milliamperesekunden ($\mathrm{mAs}$).
• Hochspannungsanwendungen: Amperesekunden ($\mathrm{As}$) bis Kiloamperesekunden ($\mathrm{kAs}$).

4 Formulierungsbeispiele

• „Der elektrische Fluss durch die Kondensatorplatte beträgt $2,5\mu \mathrm{As}$.”
• „Nach dem Gauß’schen Gesetz ist der elektrische Fluss durch die Hüllfläche gleich der eingeschlossenen Ladung.”

5 Verwandte Größen

• Elektrische Flussdichte ($\vec{D}$): $|\vec{D}|=\frac{\mathrm{d}\Psi }{\mathrm{d}A}$ beschreibt die lokale Verteilung des Flusses
• Elektrische Ladung ($Q$): Nach dem Gauß’schen Gesetz gilt $\oint \vec{D}\cdot \mathrm{d}\vec{A}=Q$
• Elektrische Feldstärke ($\vec{E}$): Über die Permittivität verknüpft: $\vec{D}=\epsilon \cdot \vec{E}$
• Kapazität ($C$): Bei Kondensatoren bestimmt der Fluss die gespeicherte Ladung.

6 Relevante Bauelemente

Kondensator, Isolator, Elektret-Mikrofon.