ladungsbasierten

Ladungsbasiert beschreibt Ansätze, Modelle oder Analysen, die die elektrische Ladung als zentrale Größe verwenden. Dabei wird die Verteilung von Ladungsträgern, ihre Bewegungen und die daraus resultierenden Felder und Kräfte als primäre Beschreibung herangezogen. Ladungsbasierte Modelle arbeiten oft mit Ladungsdichte oder Punktladungen und leiten Felder wie das elektrische Potential aus der Ladungsverteilung ab.

In den Naturwissenschaften und der Technik findet man ladungsbasierte Ansätze in der Elektrostatik, der Halbleiterphysik, der Plasmaphysik, der Elektrochemie und der Biophysik. Typische Anwendungen umfassen die Modellierung von Ionenströmen, Ladungsverschiebungen in Materialien, elektrische Felder in Geweben sowie die Wechselwirkung von Ladungen in chemischen Reaktionen. In der Praxis werden ladungsbasierte Modelle häufig durch Gleichungssysteme beschrieben, die die Ladungsverteilung direkt oder als Dichte verwenden und mit Feldgleichungen wie der Poisson-Gleichung verknüpft sind.

Ein bekanntes Beispiel ist das Drift-Diffusions- oder das Poisson-Nernst-Planck-Modell in der Halbleitertechnik und der Elektrochemie, bei dem die Ladungsträgerbewegung durch Felder und Diffusion bestimmt wird. In der Biophysik melden sich ladungsbasierte Ansätze bei ηλεκrochemischen Prozessen in Zellen oder bei der Auswertung von Membranpotentialen zu Wort. Im Vergleich zu rein feld- oder energiebasierten Ansätzen ermöglichen ladungsbasierte Methoden eine direkte physikalische Interpretation der Ladungsträger und ihrer Wechselwirkungen, gehen allerdings oft mit erhöhtem Rechenaufwand und der Notwendigkeit präziser Ladungsdaten einher.

Siehe auch: Ladung, Coulomb-Kraft, Poisson-Gleichung, Drift-Diffusions-Modell, Poisson-Nernst-Planck, Elektrochemie.