Hallo,
Ich habe letzthin in einem Forum gelesen wo einer behauptet, dass eine Datenübertragung über ein Kabel sich in Form einer elektromagnetischen Welle fortpflanzen würde und belegt dies aufgrund der Tatsache, dass dort die maxwellschen Gleichung Anwendung findet, sogar wenn es sich um kleinere Frequenzen handelt (wie z.B. im Trivialfall : 50Hz)
Für mich ist das eine ganz eigenartige Betrachtungsweise dieses Phänomens, wer kann mich darüber aufklären ?
Danke für jede Antwort,
Schuf
Hallo,
Ich habe letzthin in einem Forum gelesen wo einer behauptet,
dass eine Datenübertragung über ein Kabel sich in Form einer
elektromagnetischen Welle fortpflanzen würde und belegt dies
aufgrund der Tatsache, dass dort die maxwellschen Gleichung
Anwendung findet, sogar wenn es sich um kleinere Frequenzen
handelt (wie z.B. im Trivialfall : 50Hz)
Das stimmt schon.
Da jeder Leiter eine Induktivität hat, und zwei benachbarte Leiter eine Kapazität haben, kann man sich ein Kabel aus einer Zusammenschaltung unendlich vieler sehr kleine Spulen und Kondensatoren vorstellen, und wenn man dann eine Spannung anlegt breitet die sich als Welle aus.
Wenn die Leitung kurz ist und die Frequenzen niedrig kann man diese Effekte vernachlässigen, bei Transatlantikkabeln sicher nicht mehr 
Grüße,
Moritz
H wie Hola.
… dass dort die maxwellschen Gleichung
Anwendung findet, sogar wenn es sich um kleinere Frequenzen
handelt (wie z.B. im Trivialfall : 50Hz)
Für mich ist das eine ganz eigenartige Betrachtungsweise
dieses Phänomens,…
Das ist keineswegs eigenartig - oder noch nichts vom „Wellenwiderstand“ gehört, oder warum man Kabel ordentlich „abschließen“ muß? Sonst hast Du ganz schnell mehr Ärger mit Wellen, als Dir lieb ist. 
Wer ein SCSI-System im Rechner hat(te), kennt die Geschichten.
Wenn Du von der Datenübertragung weggehst, und zum Beispiel die Übertragung von Elektroenergie betrachtest, bist Du auch wieder bei der Wellengeschichte.
Was glaubst Du denn, wie sich ein einschlagender Blitz in einer Freileitung fortbewegt? Oder was bei Schaltvorgängen los ist, oder, oder, oder.
Wie schon richtig gesagt wurde: Bei 50 Hz lassen sich nur hin und wieder hübsche Vereinfachungen finden, allerlei Terme in Gleichungen können gönnerhaft über den Jordan geschickt werden. Die Hochfrequenztechniker können dort nicht so einfach den Rotstift ansetzen.
Noch ein Wort zur Datenübertagung: Ein großes Problem der heutigen Mikroelektronik ist es bspw., daß die Abstände langsam auf beunruhigende Größenordnungen schrumpfen. Ein Mikroprozessor ist ein Wirrwarr von elektrischen Pfaden übereinander bzw. nebeneinander.
Deswegen wird zum Leidwesen der Studenten die Theoretische Elektrotechnik (Technische Elektrodynamik, Feldtheorie) auch dort eine immer größere Rolle einnehmen, und sie tut es schon jetzt. Unterhalte Dich einmal mit entsprechenden Leuten aus der Mikroprozessortechnik. Die können über das Wellen- und Feldzeugs ein Liedchen singen.
Die Frage lautet höchstens: Wann wird es sinnvoll, gleich mit Wellen auf das Datenkabel loszugehen? (Oder ob es nicht einfachere Mittel gäbe, ein vorliegendes Problem zu beschreiben. Stichwort Verhältnismäßigkeit.)
MfG
Unterhalte Dich einmal mit entsprechenden Leuten aus
der Mikroprozessortechnik. Die können über das Wellen- und
Feldzeugs ein Liedchen singen.
Da sind die schon lange. Mittlerweile gehen die schon eher in Richtung Quanteneffekte weiter - im Nanometerbereich wird nämlich schon lustig drauflosgetunnelt.
Akuter ist das Problem eher im Bereich der Motherboards oder den von dir schon erwähnten sonstigen Datenleitungen. Optische Interconnects sind bisher ja eher selten anzutreffen.
Für mich ist das eine ganz eigenartige
Betrachtungsweise
wie betrachtest du das?
Hallo,
die Betrachtung ist aber ganz daneben (neben der physikalischen Wirklichkeit nämlich): die Eigenschaften eines Leiters (z.B. Draht) werden im Wesentlichen nicht durch den Leiter bestimmt, sondern durch das elektromagnetische Feld, das sich darum herum aufbaut. Und das reicht, wenn man kleinlich sein will, sogar unendlich weit in den Raum hinaus.
Wie erklärst du dir sonst, dass der Leiter in einem Koax-Kabel völlig andere Eigenschaften hat (Induktivität, Kapazität, Wellenwiderstand) als ohne die Abschirmung?
Daher werden Leitereigenschaften übrigens auch durch die maxwellschen Gleichungen definiert.
Gruss Reinhard
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Wer lesen kann…
Hi Reinhard,
gefragt war nach „Elektromagnetische Wellen in einem Kabel“, und das auch noch bei 50 Hz. Denen dürfte es physikalisch wurscht sein, ob sie in einem Koax- oder in einem Netzkabel unterwegs sind (VDE und ähnliches lassen wir jetzt mal außen vor).
Gruß Ralf
H wie Hola.
…gefragt war nach „Elektromagnetische Wellen in einem
Kabel“, und das auch noch bei 50 Hz.
Genau. Und wenn man einige Sachen etwas detaillierter braucht, kommt man um die Wellengeschichte gar nicht drumherum. Ob das sehr lange Kabel sind, Dinge wie Abschluß und Wellenwiderstand, oder irgendwelche Betriebszustände (Schalthandlungen, Einkopplungen, Störszenarien wie der Blitzeinschlag auf einer Freileitung). Auch die elektromagnetische Verträglichkeit ist Mitglied in dem Orchester.
Und wie in dem Kommentar, 50 Hz seien defacto „Gleichstrom“, geht das schonmal gar nicht. Jeder Hochspannungstechniker würde Dich dafür einen Kopf kürzer machen, ebenso jeder Etechniker aus der Klingelelektrik (Informationstechnik). 
MfG
Hi,
von de facto „Gleichstrom“ war keine Rede, ich schrieb „in diesem Zusammenhang“ - nämlich zum Skineffekt bei 50 Hz. Schon wieder einer, der nicht lesen mag?
Jeder Hochspannungstechniker…
Über Hochfrequenz ließe ich ja mit mir reden. Was Hochspannang da verloren hat, erschließt sich mir nicht.
Gruß Ralf
Hallo zusammen,
Deswegen wird zum Leidwesen der Studenten die Theoretische
Elektrotechnik (Technische Elektrodynamik, Feldtheorie) auch
dort eine immer größere Rolle einnehmen,
das kann ich voll bestätigen, vor allem das Leidwesen der Studenten.
Zur eigentlichen Frage mag ich den Poynting-Vektor in die Diskussion werfen. Bei gegebener Feldverteilung - etwa um einem Leiter - sieht man damit am einfachsten, wo eigentlich nun die Energie transportiert wird.
Im inneren des (idelalen) Leiters nämlich nicht.
Viele Grüße
Stefan
Hallo Fragewurm,
Da sind die schon lange. Mittlerweile gehen die schon eher in
Richtung Quanteneffekte weiter - im Nanometerbereich wird
nämlich schon lustig drauflosgetunnelt.
EPROMs funktionieren nur, wenn getunnelt wird und die gibt es schon ein paar Jahrzehnte als Serienprodukt
Damals waren die Strukturen noch im mehrfachen µm-Bereich.
MfG Peter(TOO)
Hallo Ralf,
Jeder Hochspannungstechniker…
Über Hochfrequenz ließe ich ja mit mir reden. Was Hochspannang
da verloren hat, erschließt sich mir nicht.
Bei Hochspannung können auch mal die Funken fliegen … also Lichtbögen entstehen.
Wenn du dir so etwas mal mit dem KO angesehen hast, weist du was es mit HF zu tun hat.
http://de.wikipedia.org/wiki/Funke_%28Entladung%29
3.letzter Absatz
MfG Peter(TOO)
was ist denn deiner meinung nach eine datenuebertragung?
eine mechanische welle?oder gar keine?oder???
Hello fan.
Nein, nein. Der Fragende erkundigte sich allgemein nach der Sinnhaftigkeit der Wellenbetrachtung auf Kabeln, speziell Datenkabeln.
Du bezogst Dich in dem Zusammenhang nur auf den Skin-Effekt. Es gibt, wie gesagt, aber noch eine ganze Reihe weiterer Probleme, die sogar erst auf Grund von Wellen entstehen. Wellenwiderstand und Wellenphänomene (Reflexion, Dämpfung, Amplitudenüberhöhung, …) wurden mehrfach genannt.
Wenn man dann noch von Datenkabeln zu „irgendwelchen“ Kabeln erweitert, also auch Kabel der Energieübertragung betrachtet, hat man auch wieder einen Batzen an Aspekten vor der Nase. Recherchiere doch mal nach Wanderwellen oder dem BERGERON-Verfahren.
Du siehst schnell: Von Wellenvorstellungen auszugehen, ist eine ziemlich gute Idee. Das war ja das, was der Fragesteller als etwas suspekt empfand, also gleich mit dem MAXWELL auf alles zu schießen.
Und nochmal zu dem Gleichstrom. Selbst von hohen Frequenzen her gesehen, sind die 50 Hz aus Sicht des Etechnikers nur mit einem fetten Grinsen als „Gleichstrom“ zu bezeichnen.
MfG
EPROMs funktionieren nur, wenn getunnelt wird und die gibt es
schon ein paar Jahrzehnte als Serienprodukt
Damals waren die Strukturen noch im mehrfachen µm-Bereich.
Schon, nur tunneln die Eletronen heute schon durch die Isolatoren - weil ein paar Nanometer für die nicht mehr wirklich eine Barriere sind. Wer heute Prozessoren bauen will, muss nicht nur Hochfrequenztechnik beherrschen, sondern muss auch die Materialien nach quantenmechanischen Effekten aussuchen.
Hallo Ralf,
elektromagnetische Wellen brauchen Raum, gerade daran hapert
es aber in einem Leiter:
die Welle bewegt sich nicht im Leiter sondern zwischen den Leitern im Dielektrikum und da ist immer genug Platz.
http://de.wikipedia.org/wiki/Skineffekt. Der Effekt kommt
übrigens erst bei recht hohen Frequenzen zum Tragen; 50 Hz
kannst Du in dieser Hinsicht getrost als Gleichstrom
auffassen.
Das stimmt auch nicht. Bei Kupfer bewirkt der Skineffekt bei 50 Hz eine effektive Eindringtiefe des Stromes von nur ca. 1 cm. Das ist in energietechnischen Anwendungen bei Strömen im kA-Bereich keinesfalls vernachlässigbar. Auch die Welleneigenschaften machen Probleme, wenn 50-Hz-Ströme über mehrere 1000 km übertragen werden sollen.
Jörg
Falsche Zielgruppe
Moin, ihr Freunde der Elektrotechnik,
bevor wir hier einen Wettbewerb starten, wer welches Detail der [Übertragungstechnik / Maxwellschen Gleichungen / frequenzabhängigen Eindringtiefe] (nicht Zutreffendes bitte streichen oder Liste nach Wahl ergänzen) am besten verstanden hat, darf ich nochmal an die Ausgangsfrage erinnern. Da hat jemand eine Frage gestellt, zu deren korrekter und vollständiger Beantwortung ein Studium der E-Technik nicht unbedingt notwendig, aber doch angeraten wäre. Dann jedoch bräuchte es am anderen Ende der Leitung wiederum einen, der eine solche Antwort verdauen könnte, und danach klingt mir ( mir! ) die Frage nicht.
Sollte jemand wirklich vom Ehrgeiz gepackt sein, dann antworte er dem Fragesteller (ob der wohl noch mitliest?) so, dass der damit etwas anfangen kann. Meine didaktischen Fähigkeiten sind vermutlich begrenzt, ohne Rückkopplung vom Fragenden weiß ich aber nicht, ob er vielleicht dennoch längst zufriedengestellt ist.
Gruß Ralf