hallo experten
ich hätte da eine frage zu den elektromagnetischen Wellen in einem ganz normalen Stromkreis.
Wie soll ich mir das vorstellen? Sind die elektromagnetischen Wellen etwa die Geschwindigkeit des Ausbreitungsimpulses? Wenn ja, dann Wäre die Sinuskurve ja nur eine Vorstellungshilfe, was soll dann aber die Wellenlänge lambda?
ich hab keine Ahnung und nirgends steht eine Antwort. In Hoffnung auf eine baldige Antwort
Markus
Hallo Markus,
elektromagnetische Wellen sind Wellen, bei denen sich ein magnetisches Feld und ein elektrisches Feld gegenseitig auf- und abbauen. D.h. bricht das Magnetfeld zusammen, so baut die Energie (die bekanntlich nach Einstein nicht vernichtet, sondern immer nur in eine andere Energieform umgewandelt werden kann) ein elektrisches Feld auf. Bricht dann nach einer bestimmten Zeit (abhängig von Frequenz, bzw. Wellenlänge)das elektr. Feld zusammen, so wird wieder ein magn. Feld aufgebaut. Dieser Vorgang geschieht immer in einer Sinusform! Es ist somit nicht nur ein Vorstellungsmodel! Nun zum Stromkreis: Eine mit einem Sinusoszillator erzeugte Sinusförmige Spannung strahlt ab einer gewissen Frequenz, etwa ab 150000 Hz ab, wenn man diese Spannung einer Antenne zuleitet. Frequenz bedeutet, wie oft pro Sekunde das magn. Feld bzw. elekr. Feld auf- und abgebaut wird. Die Wellenlänge Lamda bedeutet, wie viel Strecke legt eine solche elektromagnetische Welle während einer Sinusschwingung zurück. Da sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen errechnet sich die Wellenlänge Lambda aus der Lichtgeschwindigkeit (300 000 km/sec) geteilt durch die Frequenz… D.h. im Beispiel von 150 kHz (Langwelle) von vorhin wären das 2 km. Bei höheren Frequenzen (z.B. bei Licht – auch das sind elektromagnetische Wellen) verwendet man eher die Wellenlänge statt den Begriff Frequenz.
Gruß Leo
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Hallo Markus,
sehr gut von Leo beschrieben. Elektromagnetische Wellen sind aus der Hochfrequenztechniker d.h. von 10.000 bis 300’000.000.000 Schwingungen, also von 10 kHz bis 300 GHz nicht mehr wegzudenken. Ich will hier mal ein Hilfsmechanismus aufzeigen, die es ev. einfacher machen die elektromagnetische Welle zu verstehen.
Lösen wir und zunächst einmal von den elektromagnetischen Grundgesetz . Die einfache Form der elektromagnetischen Welle ist die „ebene Welle“. Vergleichbar mit den Wasserwellen der Ozeane wandert diese Welle auf breiter Front, jedoch durch den gesamten Raum.
Die Welle heißt Welle, da alle gleichartigen Wellenzustände (Phasen)- z.B. alle positiven Maxima der
Feldstärke - Ebenen bilden, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle liegen. Der Abstand dieser Ebenen ist die Wellenlänge Lamda 0. Die meisten elektromagnetischen Wellen im freien Raum und längst der Erdoberfläche sind annähernd ebene Wellen. Für die fortschreitende ebene Welle gilt die Regeln: Die elektrischen Feldlinien und die magnetischen Feldlinien stehen immer senkrecht aufeinander. Die elektrischen und magnetischen Feldstärken sind immer in Phase. Das bedeutet, wenn an einem Ort zu einer bestimmten Zeit die elektrische Feldstärke maximal ist, dann ist auch das magnetische Feld maximal bzw. wenn eines verschwindet ist auch das (Nullstellen)andere verschwunden. Die Phasengeschwindigkeit ist im freien Raum Lichtgeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit des Wellenbildes, also der Maxima zur Nullstelle der Feldstärke. Die Energiegeschwindigkeit ist auch Lichtgeschwindigkeit im freien Raum d.h. die Geschwindigkeit der Wellenenergie und gleichzeitig die Übertragungsgeschwindigkeit für Nachrichten. Bei ebenen Wellen ist die Phasengeschwindigkeit gleich der Energiegeschwindigkeit. Bei elektromagnetischen Wellen im freien Raum besteht zwischen der Frequenz und der Wellenlänge der Zusammenhang
f * lamda o = c o
Hindernisse im Raum reflektieren (Blechplatte oder auch Ionosphäre) oder dämpfen (Graphit durchsetztes Kunststoff, Berge usw.) die elektromagnetische Welle. Ich will jedoch einmal auf die Anregung und den dadurch entstehenden technischen Nutzen eingehen.
Die Anregung ist anschaulich bei Wasserwellen. Fällt ein Wassertropfen auf einer glatten Fläche, so pflanz die Strömung als größer werdende Kreisringe in allen Richtungen sich fort. Ständig nach fließende Wassertropfen läßt uns erkennen, daß die Amplitude mit der Entfernung zum Zentrum des gefallenen Wassertropfens allmählich ab nimmt, weil die Störung sich auf den wachsenden Umfang der Wellenrige verteilt.
Auf ähnliche, jedoch kompliziertere Weise lassen sich elektromagnetische Wellen im Bereich der HF-Technik anregen. Die von einem Dipol abgstrahlte Welle bezeichnet man als „Kugelwelle“ obwohl sie nicht kugelsymetrisch ist. Das Verhalten ist dem der Ebenen-Welle sehr ähnlich, wenn man die nähere Umgebung der Antenne ausschließt. Die Phasengeschwindigkeit und die Energiegeschwindigkeit entsprechen der Lichtgeschwindigkeit. Sicher gibt es da noch mehr zu sagen, doch ich hoffe, daß dieses bißchen zur Aufklärung beigetragen hat.
F-M
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