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R90
Anmeldungsdatum: 26.03.2009
Beiträge: 13
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 R90 Verfasst am: 26. März 2009 21:42 Titel: Maxwellscher Verschiebungsstrom |
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Hallo,
im Rahem des Schulunterrichts ist mir eine Frage zu dem obigen Thema aufgekommen bzw. ich habe leichte Verständnissschwierigkeiten und hoffe das sie mir hier jemand beantworten kann.
Nun, der maxwellsche Verschiebungsstrom besagt ja dass sich ein zeitlich änderndes E- Feld ein ebenfalls zeitlich änderndes B- Feld verursacht.
In meinem Schulbuch ist dies folgendermaßen versucht worden veranschaulich darzustellen:
,, Der geladene Kondensator bewege sich nach rechts. Die mit ihm bewegten Ladungen erzeugen als Ströme ein Magnetfeld.[..]. Nun entfernen wir in Gedanken die Platten.... "
und was ich nicht verstehen kann ist, wie soll da noch ein E Feld vorhanden sein wenn man die Platten entfernt , die Ladungen selbst sind ja in der Platte und wenn die weg sind dann ist ja auch das E Feld weg , weil Ladungen die Quelle von E Feldern sind. Wieso hat man dann noch ein E Feld wenn man die Platten in Gedanken entfernt?
Lg
R90 |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 26. März 2009 22:00 Titel: |
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Weil die Ladung noch da ist.
Die Platten dienen ja nur als "Träger" für die Ladung. Du löschst also überflüssige Elemente aus den Überlegungen hinaus, weil sie keinen wirklichen Einfluss haben - natürlich müssen die Platten da bleiben, damit die Ladung iwo sein kann in der Realität - für die Theorie ist das jedoch egal. |
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Gast
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| Gast Verfasst am: 26. März 2009 22:17 Titel: |
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Danke, dann hat sich meine Frage erledigt. |
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Gast
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| Gast Verfasst am: 26. März 2009 22:19 Titel: |
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Achso aber eine Frage habe ich noch, warum ist hat man in der Nähe des Hertz- Dipols eine Phasenverschiebung zwischen B - und E- Feld um T/4 und im Fernfeld nicht mehr? (bei den EM -Wellen) |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 27. März 2009 08:19 Titel: |
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| Anonymous hat Folgendes geschrieben: | | Achso aber eine Frage habe ich noch, warum ist hat man in der Nähe des Hertz- Dipols eine Phasenverschiebung zwischen B - und E- Feld um T/4 und im Fernfeld nicht mehr? (bei den EM -Wellen) |
Einen Hertz'schen-Dipol kann man sich ein wenig als Serienschwingkreis vorstellen. In einem Serienschwingkreis sind Spannung und Strom um 90° phasenverschoben, da ein ständiger Wechsel von gespeicherter magnetischer zu elektrischer Energie stattfindet. Zu einem Strom gehört ja ein magnetisches, und zu der Spannung ein elektrisches Feld.
Für weit entfernte Punkte gilt diese Überlegung nicht mehr, da Laufzeiteffekte bereits in Spiel kommen, welche dazu führen, dass sich die Felder vom Dipol ablösen. Die elektrischen Felder sind dann geschlossen. E und B sind dann auch in Phase, da ansonsten keine Leistung abgestrahlt werden könnte. Die abgestrahlte Leistungsdichte ist proportional zum  , und ist maximal wenn der Winkel Null wird. Ein Winkel > 0 würde zu einem wechselnden Energietransport zur und von der Antenne führen, im Fernfeld breitet sich die Energie aber nur noch von der Antenne weg aus.
Ich weiss nun nicht, ob dir das als Erklärung reicht, jedenfalls zeigt die exakte Feldberechnung des Hertz'schen Dipols (wozu man relativ profunde Kenntnisse der Feldtheorie benötigt, die man im Physikuntericht nicht vermittelt bekommt) genau dieses Verhalten. Ich glaube aber nicht, dass du mit den Formeln für das Feld etwas nützliches anfangen würdest.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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R90
Anmeldungsdatum: 26.03.2009
Beiträge: 13
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| R90 Verfasst am: 27. März 2009 19:59 Titel: |
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Erstmal danke für die Erklärung, ich kann mir jetzt weitestgehend vorstellen warum sich die Phasenverschiebung im Fernfeld aufhebt aber zwei Fragen habe ich noch, damit ich den gesamten Text verstehen kann.
- Was ist mit Laufzeiteffekten gemeint und warum führen diese dazu dass sich die Wellen vom Dipol ablösen?
- Warum würde ein Energietransport zur Antenne hin und weg verlaufen beim Winkel >0 ? |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 27. März 2009 21:30 Titel: |
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| Zitat: | | - Was ist mit Laufzeiteffekten gemeint und warum führen diese dazu dass sich die Wellen vom Dipol ablösen? |
Bei einem Dipol laufen die elektrischen Feldlinien immer von + zu -. Wenn sich die Polarität umkehrt, kehren sich auch die Feldlinien um. Das gilt aber nur für das Nahfeld. Weit entfernte Punkte im Abstand x bekommen eine Polaritätsänderung erst nach der Zeit t = x/c mit, da sich elektromagnetische Vorgänge ja mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Und daher gibt es neben den nahen Orten, die mit der Dipolspannung in Phase sind, auch Orte, die dazu in Gegenphase dazu sind, da sie ein Vielfaches der halben Wellenlänge entfernt sind. Zwischen den Orten mit positiver Momentanamplitude und den Orten mit negativer Momentanamplitude muss es aber irgendwo Orte mit Amplitude Null geben. Das sind gleichzeitig die Abschnürpunkte, die jeweils eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind.
 http://www.dieter-heidorn.de/Physik/SS/K09_EMWellen/K2_ElmagWellen/K22_Hertz/DF000.gif
Gut zu sehen hier. Nur das Nahfeld entspricht einem Dipolfeld, die weiter entfernten Felder gehen nicht mehr auf Null wenn die Spannung am Dipol Null ist, da sie aufgrund der Laufzeit schon zu weit entfernt sind. Dadurch ergeben sich die Abschnürpunkte.
| Zitat: | | - Warum würde ein Energietransport zur Antenne hin und weg verlaufen beim Winkel >0 ? |
Weil die Richtung des momentanen Energietransports an einem Ort immer durch
vorgeggeben ist. Diesen Vektor nennt man den Pointing Vektor. Wenn E und B in Phase sind, bleibt die Richtung während einer Periode konstant, da Plus mal Plus Plus ergibt und ebenso Minus mal Minus. Bei einer Phasenverschiebung zwischen E und B gibt es aber Zeitpunkte, bei denen B und E verschiedenes Vorzeichen haben, und daher der Pointingvektor seine Richtung ändert.
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R90
Anmeldungsdatum: 26.03.2009
Beiträge: 13
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| R90 Verfasst am: 28. März 2009 14:28 Titel: |
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Die maxwellschen Gleichungen besagen ja, dass E und B - Felder ihre Maxima und Minima im Fernfeld gleichzeitig haben. Warum kann dann die Welle fortbestehen wenn beide Gleichzeitig 0 werden? theoretisch müsste dann die Welle verschwinden oder nicht? |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 28. März 2009 14:41 Titel: |
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Mit welcher Begründung sollte das geschehen?
Auch auf einer normalen Niederspannungsleitung "verschwinden" Strom und Spannung gleichzeitig, wenn eine ohmsche Last dranhängt. Deswegen ist ja trotzdem ein Leistungstransport möglich.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115
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| TomS Verfasst am: 28. März 2009 16:39 Titel: |
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Alle Wellengleichungen (u.a. auch doie Maxwellgleichungen) koppeln Felder an verschiedenen Raum- und Zeitpunkten. Wellengleichungen sind partielle Differentialgleichungen, d.h. sie enthalten die Werte der Felder, sowie deren Ableitungen nach Raum- und Zeitkoordinaten.
Nun ist es (im einfachsten Fall des Fernfeldes) so, dass an den Stellen, wo das Feld selbst den Wert Null annimmt, die Ableitung des Feldes dagegen maximal wird. D.h. die Welle pflanzt sich fort, indem ihre eigene Änderung (Ableitung) die Fortpflanzung "treibt".
Daher würde das Argument dann gelten, wenn der Wert des Feldes und der Wert der Ableitung Null wäre.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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