Ich habe da eine Frage zu den elm. Wellen. Ich verstehe nicht ganz, wie sich das E-Feld und das B-Feld ausbreiten, phasengleich oder phasenverschoben?
Wir haben jetzt den Ansatz Maxwells behandelt und sind dabei zum Schluß der Phasengleichheit gekommen. Ist ja auch alles schön und gut, aber:
Stellt man sich einen Dipol als Sender der Wellen vor.
Zum Zeitpunkt t=0 fließt kein Strom, die Ladungen sind aber jeweils zu den Dipolenden hin getrennt. Dann haben wir doch ein maximales E-Feld und ein minimales (=0) B-Feld, oder nicht?
Beginnt das Ganze jetzt zu Schwingen, wird das E-Feld bei t=T/4 minimal (=0) und das B-Feld aus der Folge der Stromstärke-Änderung maximal.
Analog dazu erhalten wir bei t=T/2 den invertierten Ausgangszustand und bei t=T/3 das Gegenteil des oben beschriebenen.
Somit wären B- und E-Feld phasenverschoben.
Wo also liegt mein Fehler?
Kann man das nicht vergleichen oder ist das idealisiert, weil man den Ladunstrennvorgang zu Beginn nicht mitberücksichtig und bei t=0 ein B-Feld der Stärke Null voraussetzt?
Ich bin nicht mehr so richtig fit darin und auch zu faul, jetzt mal nachzuschlagen. Aber: den anfangsustand darfst du bei einer allgemeinen Betrachtung getrost außen vor lassen, da der eh etwas anders aufgrund von Induktionen ist, die vom eingesetzten Sytem abhängen (spannungsspitzen bim einschalten…)
Ansonsten sind e- und B-feld selbstverständlich phasenverschoben.
den anfangsustand darfst du bei einer
allgemeinen Betrachtung getrost außen vor lassen
…
Ansonsten sind e- und B-feld selbstverständlich
phasenverschoben.
Das Problem ist aber, das eben diese Phasenverschiebung mir nur über die Betrachtung des Ausgangszustandes plausibel wird (s.o.).
In der Maxwell’schen allgemeinen Betrachtung soll ja angeblich _KEINE_ Phasenverschiebung vorliegen, insofern auch mein Problem.
Ist alles ein wenig ungünstig, da ich wg. Krankheit die Physik-Stunden über dieses Thema verpasst habe und mir bis jetzt keiner (auch nicht der Lehrer) dieses Problem plausibel erklären konnte. In unserem Buch sind außerdem auch noch diese beiden Zustände (phasenverschoben und gleich) auf benachbarten Seiten bildlich veranschaulicht und auch beide erklärt. Ich frag mich bloß, was jetzt allgemeingültig ist und wovon man bspw. bei der Betrachtung eines Dipols in diesem elm. Feld ausgehen muss.
Da ist doch das E-Feld entscheidend und zieht das B-Feld T/4 hinterher, oder?
Werd nochmal weiter suchen, um diesen Widerspruch zu klären,
Du bringst mich im mom selbst zum grübeln, muß erstmal sehen, wo ich das nachlesen kann. Kann denn diese phasenverschiebung nicht jeden wert zwischen +/- 1/4t annehmen? je nachdem, wie dein system zuvor aufgebaut ist (ob mehr kapazitive oder induktive blindleistung dadurch produziert wird)
am anfang hättest du sicherlich eigentlich immer eine amplitute zugunsten des elektrischen anteils, da beim einschalten sofort eine hohe spannung induziert wird. denke ich mal. müsste aber wirklich erstmal nachlesen.
Ich hatte Physik-LK…(bin frischgebackenen Abiturientin)…und ich habe grade versucht dein Problem zu lösen!
Ich bin der Meinung,das E-Feld und B-Feld PHASENVERSCHOBEN verlaufen…aber genau begründen kann ich dir das leider nicht…deswegen habe ich grade eine mail an meinen Physiklehrer geschickt(Hoffentlich köpft er mich für diese Frage nicht!!)Dann bekommst du die richtige zuverlässige Antwort:smile:
Nahfeld/Fernfeld!
Hallo Christian!
… gut Frage ! Beide haben Recht !
I) Im NAHFELD (in der Nähe des Antenne) erzeugen Ströme das B-Feld und Ladungen das E-Feld. Hier sind elektr. und magn. Feld phasenverschoben!
II) Im FERNFELD (weit weg von der Antenne; weit heißt : mehrere Wellenlängen) erzeugen sich E- und B-Feld wechselseitig. Ein veränderl. Magnetfeld erzeugt ein elehtr. Feld (Induktionsgesetz), ein veränderl. Magnetfeld wieder ein elektr. Feld usw… Deshalb kann sich die Welle überhaupt im Vakuum ausbreiten (wo es keine Ströme und Ladungen gibt) Im FERNFELD sind E und B phasengleich!
Gruss kr
Jetzt bekommst du von mir auch noch eine Antwort,die ich über meine Physiklehrer eingeholt habe;o)
Er schreibt:
Die Felder breiten sich im Fernfeld phasengleich aus ( die theoretischen
Physiker machen das mit retardierten Potentialen). Wir haben das durch die
Konstruktion gewonnen.Das maximale E-Feld entsteht durch die Überlagerung
zweier nacheinanderabgestrahlter Felder an der Stelle, an der B maximal ist
(mache am besten eine Skizze)
Jetzt bekommst du von mir auch noch eine Antwort,die ich über
meine Physiklehrer eingeholt habe;o)
Ist ja ein starker Lehrer, der so per eMail zur Verfügung steht.
Aber immerhin: wir haben diesen Ansatz auch gestartet, unser Physik-LK hat eine eGroup gegründet, an die jetzt alle Unterrichtsmaterialien versendet werden!
Er schreibt:
[…]
Hoffentlich hülts:smile:
Zusammen mit Kurts Antwort wäre mein Problem damit gelöst…
II) Im FERNFELD (weit weg von der Antenne; weit heißt :
mehrere Wellenlängen) erzeugen sich E- und B-Feld
wechselseitig. Ein veränderl. Magnetfeld erzeugt ein elehtr.
Feld (Induktionsgesetz), ein veränderl. Magnetfeld wieder ein
elektr. Feld usw… Deshalb kann sich die Welle überhaupt im
Vakuum ausbreiten (wo es keine Ströme und Ladungen gibt) Im
FERNFELD sind E und B phasengleich!
Irgendwie versteh ich das nicht wirklich. Ich hab gerade mal im Gerthsen nachgelesen. Da wird die Phasengleicheit etwas komisch erklärt.
Wenn ich von den Maxwell-Gleichungen ausgehe, besagen diese doch, dass eine maximale Änderung eines B Feldes zu einem maximalen E Feld führt (hab grad keine Lust die Formeln einzutippen ) - und umgekehrt. Mal angenommen ich beschreibe die Stärke des E-Feldes durch eine einfache Sinus-Funktion (E = A*sin(t*w)). Dann wird die Ableitung nach der Zeit - also die Feldänderung - doch eine Cosinus-Funktion. Diese Ist bekanntlich maximal, wenn der Sinus gerade minimal ist Somit erhalte ich eine Phasenverschiebung von Pi/2. Wo ist mein Denkfehler?
Wenn ich von den Maxwell-Gleichungen ausgehe, besagen diese
doch, dass eine maximale Änderung eines B Feldes zu einem
maximalen E Feld führt (hab grad keine Lust die Formeln
einzutippen ) - und umgekehrt.
nein, das besagen sie nicht. Bei verschwindender Stromdichte j lauten die beiden betreffenden Maxwellgleichungen
Der zeitlichen Änderung eines B-Feldes ist also nicht das E-Feld selbst proportional, sondern sein Wirbelfeld rot E (sagt die erste Gleichung; mit der zweiten verhält es sich analog). Dein Fehler besteht einfach darin, daß Du das „rot“ unter den Tisch gekehrt hast (das ist nicht erlaubt…).
Die Phasengleichheit des E- und B-Feldes in einer elektromagnetischen Welle funktioniert deshalb, weil sich nicht nur E und B, sondern zusätzlich auch noch rot E und rot B in Phase mit E und B befinden. Letzteres ist im Nahfeld z. B. eines Herzschen Dipols nicht der Fall.
Wenn ich von den Maxwell-Gleichungen ausgehe, besagen diese
doch, dass eine maximale Änderung eines B Feldes zu einem
maximalen E Feld führt (hab grad keine Lust die Formeln
einzutippen ) - und umgekehrt.
nein, das besagen sie nicht. Bei verschwindender Stromdichte j
lauten die beiden betreffenden Maxwellgleichungen
Der zeitlichen Änderung eines B-Feldes ist also nicht das
E-Feld selbst proportional, sondern sein Wirbelfeld rot
E (sagt die erste Gleichung; mit der zweiten verhält es sich
analog). Dein Fehler besteht einfach darin, daß Du das „rot“
unter den Tisch gekehrt hast (das ist nicht erlaubt…).
tausend dank… das habe ich tatsächlich falsch verstanden. In Zukunft denk ich dran, dass in den Formeln selten was „zum Spass“ dasteht
) - und umgekehrt. Mal angenommen ich beschreibe die Stärke des E-Feldes durch eine einfache Sinus-Funktion (E = A*sin(t*w)). Dann wird die Ableitung nach der Zeit - also die Feldänderung - doch eine Cosinus-Funktion. Diese Ist bekanntlich maximal, wenn der Sinus gerade minimal ist Somit erhalte ich eine Phasenverschiebung von Pi/2. Wo ist mein Denkfehler?