Zusammenhang von Feld und Welle

Wissenschaft Physik
#1

hallo!

Es kreisen einige Gedanken in meinem Kopf.

Ich habe mir die Frage gestellt:
Wieso haben magnetisches Feld und elekrtisches Feld eine geringe Reichweite, elektromagnetische Wellen jedoch eine hohe?

Dies führte dann zu der Frage, wieso heißt es eigentlich
magnetisches Feld ,
elektrisches Feld ,
aber elektromagnetische Welle?

Wieso entsteht aus der Kombination von zwei Feldern eine Welle?
als Wellendefinition habe ich gefunden:
„Eine Welle ist in der Physik ein räumlich und zeitlich veränderliches Feld“
weiter:
„Das Grundprinzip, dem jede Welle unterliegt, ist die […] Umwandlung […] zweier physikalischer Größen ineinander. Bei elektromagnetischen Wellen [sind dies] Magnetfeld und elektrisches Feld.“

Induktion ist mir ein Begriff, dass elektrisches Feld und Magnetfeld sich ineinander umwandeln, liegt also nahe.
Doch wieso entsteht dadurch eine Welle?

Wieso entsteht aus der Kombination zweier Felder, die für sich eine geringe Reichweite haben, eine Welle mit hoher Reichweite?
Haben Wellen generell hohe Reichweiten?

Vielleicht findet jemand einen Ansatz, etwas Ordnung und Klärung in meine Gedanken zu bringen.

Gruß
Paul

#2

Ich habe mir die Frage gestellt:
Wieso haben magnetisches Feld und elekrtisches Feld eine
geringe Reichweite, elektromagnetische Wellen jedoch eine
hohe?

Vielleicht hilft Dir der Vergleich mit einer Wasserwelle. Wie Du vielleicht weisst, haben Wasserwellen eine sehr große Reichweite und können den gesamten Ozean überqueren.

Aber nun nimm mal an, Du frierst den Ozean zu einem Zeitpunkt plötzlich ein, was würdest Du sehen? Eingefrorene Berge und Täler.

Ein solcher Berg hat nur eine geringe Reichweite, ein paar Zentimeter, vielleicht mal ein paar Meter und schon ist nix mehr davon zu sehen, dasselbe gilt für ein Tal.

Ein Feld ist in der Grunddefinition etwas statisches, eine Momentaufnahme, wie ein Wasserberg. Die Abnahme der Stärke in dem Feld ist mit 1/r^2, hat also relativ geringe Reichweite.

Nun schaltet man aber die Zeit ein. Der Berg beim Wasser induziert ein Tal, das räumlich etwas versetzt ist, dieser wieder einen Berg, der räumlich versetzt ist usw. das Ganze wandert über den Ozean. Aber jeder einzelne Berg, jedes einzelne Tal besitzt nur geringe Reichweite.

Genauso beim Feld, das elektrische induziert ein magnetisches, was wieder ein elektrisches induziert usw. Jedes man mit einem räumlich verschobenen Schwerpunkt.

Gruß
Thomas

#3

Hallo Paul,

„Das Grundprinzip, dem jede Welle unterliegt, ist die […]
Umwandlung […] zweier physikalischer Größen ineinander. Bei
elektromagnetischen Wellen [sind dies] Magnetfeld und
elektrisches Feld.“

Induktion ist mir ein Begriff, dass elektrisches Feld und
Magnetfeld sich ineinander umwandeln, liegt also nahe.
Doch wieso entsteht dadurch eine Welle?

du hast es doch verstanden.

Wieso entsteht aus der Kombination zweier Felder, die für sich
eine geringe Reichweite haben, eine Welle mit hoher
Reichweite?
Haben Wellen generell hohe Reichweiten?

Meines Wissens verringert sich sie Coulombkraft einer Punktladung gemäß 1/r². Die Helligkeit einer punktförmigen Lichtquelle mit ebenso 1/r².

Solange du die Quanten außen vor lässt, sehe ich da keinen Widerspruch.

Gruß, Zoelomat

#4

Meines Wissens verringert sich sie Coulombkraft einer
Punktladung gemäß 1/r². Die Helligkeit einer punktförmigen
Lichtquelle mit ebenso 1/r².

Wieso kann ich dann bei gleichem Energieeinsatz eine elektromagnetische Welle mehrere 100 km zur Informationsübertragung nutzen, jedoch die Coulombkraft nicht?
Mit der Leistung eines Radiosender betriebene elektrostatische Feldquelle kann ich doch nicht mehr nach 1 km nachweisen. (Jedenfalls ist so meine Vorstellung).

Es wird wohl an der Frequenz liegen. Ein Handy und ein UKW-Sender haben ja bei gleicher Leistung sehr unterschiedliche Reichweiten.
Wieso hat eine hochfrequente Welle eine geringere Reichweite als eine niederfrequente?
Bei einer Wasserwelle würde ich sagen: Weil die Bewegung einer hochfrequenten Wasserwelle viel höher ist, ist auch ihre innere Reibung viel höher, sodass die Reibungsverluste sie sehr schnell neutralisieren.
Doch eine elektromagnetische Welle breitet sich in keinem Medium aus, hat also keine innere Reibung.

Zusammenfassung:
Liegt der Reichweitenunterschied zwischen elektrischem Feld und elektromagnetischer Welle also garnicht an dem Unterschied zwischen Welle und Feld, sondern daran, dass die bekannten Beispiele mit hoher Reichweite einfach eine niedrige Frequenz verwenden?
Wenn ja:
Wieso haben niedere Frequenzen eine höhere Reichweite als höherfrequente?

Gruß
Paul

#5

Welle = wanderndes Feld
vielen Dank für deine Antwort!

ich habe sie so verstanden:
Ein Feld hat eine sehr begrenzte Reichweite, da es statisch ist und von einer stillstehenden Quelle ausgeht und versorgt wird.
Eine Welle hatte zwar mal einen Ursprung, wird aber nicht mehr von ihr versorgt, sondern versorgt sich selber und pflanzt sich selber fort.

Eine Welle ist ein wanderndes Feld und hat deswegen eine hohe Reichweite.

danke für diese Einsicht,
Gruß
Paul

PS: Die theoretische Überlegung zum Unterschied zwischen Feld und Welle sind also klar, doch Zoelomats Einwand, dass sowohl elektromagnetische Welle als auch elektrisches Feld im Quadrat mit der Entfernung abnehmen, bleibt bestehen.