Entstehung des magnetische Felds um Leiter

Dielektrizitaet · Anmeldungsdatum: 15.04.2013 Beiträge: 11

Hallo

2 Gegenüberstellungen:

Ein stromdurchflossener Leiter mit I=konst. Für den Einschaltvorgang steigt der Strom von 0 auf 1 Ampere. In dieser Zeit gilt dI/dt >0. In dieser Anschaltzeit entsteht ja auch das magnetische Wirbelfeld um den Leiter herum. Für sie gilt H~1/r. wie kommt jetzt aber die Information der Feldstärke an einem entfernten Ort (r=x) des stromdurchflossenen Leiters an. Kann man für den Anschaltvorgang sagen, dass sich die magnetische Stärke als Welle weitergegeben (E und dann H-Feld abwechselnd) hat und wenn ja, warum existiert sie noch wenn der Strom seinen Endwert erreicht hat. Man sieht ja wie sich eine Magnetnadel ausrichtet, wie erhält sich dieses statische Feld?

Lassen wir nun einen Wechselstrom I=sin(2*pi*f*t) durch den Leiter fließen.Dann kommt es zur Wellenausbreitung. E-Feld erzeugt H-Feld usw usf.

Ich kann nur sagen, dass ich gerade einen rießen AHA-Effekt hatte, ich habe mir nie wirklich Gedanken gemacht, wie durch die fließenden Elektronen ein B_Feld entsteht, welches ja ein Wirbelfeld und kein Quellenfeld ist und dass es ja komplett um das sich bewegende Elektron existiert. Aber wie drückt es sich nach außen und hält sich?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18199

Nun, wie du richtig sagst, breiten sich für dI(t)/dt ungleich Null el.-mag. Wellen aus, während dann für dI(t) gleich Null Strom und Magnetfeld zeitlich konstant sind. Warum sollte das Feld nicht weiterexistieren? De Strom ist zeitlich konstant, warum sollte das Feld sich ändern?

Dielektrizitaet · Anmeldungsdatum: 15.04.2013 Beiträge: 11

ja das ist es, warum sollte es nicht weiterexistieren, das ist eine gute frage. Bei der EM-Welle werden trägt sich die Welle "wie von selbst". für einen konstanten Strom hat mir da die Analogie gefehlt, wie kommt das Feld dann an den Ort x. Sofern ich das richtig recherchiert habe (gestern nacht), sind das virtuelle Teilchen/Photonen die die Information an einen bestimmten Ort weitergeben bzw in diesem Falle die Magnetnadel ausrichten lassen, also die Wechselwirkung des magnetischen Felds mit der Materie (Nadel) beschreibt.

Ganz interessant war der Thread dieser Jungs: http://forums.xkcd.com/viewtopic.php?f=18&t=62899

ich zitiere mal die wichtige Stelle für mich:

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18199

Ich würde in diesem Kontext die virtuellen Teilchen ganz schnell vergessen.

Gerade für statische Felder kann man das (auch in einer Quantenfeldtheorie) ohne virtuelle Teilchen verstehen! Und dein Kontext ist sowieso die klassische Feldtheorie.

Dielektrizitaet · Anmeldungsdatum: 15.04.2013 Beiträge: 11

hm ok, dann muss ich aber wieder fragen, weil mir das nicht ganz so klar ist.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18199

Im Rahmen der Maxwellschen Theorie entsteht das Feld während des (zeitlichen) Anwachsen des Stromes. Dabei verändert sich das Feld gemäß der Maxwellgleichungen. Für ein vergleichsweise langsamen Anwachsen des Stromes I(t) wird dabei eine Näherung sinnvoll sein, die ein Feld der selben Form wie bei einem konstanten Strom I = I(t) annimmt (wobei die Zeit t um die Ausbreitungsgeschwindigkeit c zu korrigieren ist). Natürlich enthält das Feld auch (kleine) variable Anteile, die man als el.-mag. Wellen interpretieren kann. Wenn der Strom kosntant bleibt, bleibt auch das Feld konstant; es gibt keinen Grund, warum es sich ändern sollte!!

(dass es sich um eine Wirbel- und kein Quellenfeld handelt, es dabei irrelevant)

Die mathematische Lösung deines Problems sind die sogenannten Liénard–Wiechert Potentiale

http://en.wikipedia.org/wiki/Li%C3%A9nard%E2%80%93Wiechert_potential

Dielektrizitaet · Anmeldungsdatum: 15.04.2013 Beiträge: 11

danke erst mal. ich wähle mal eine analogie: wenn ich auf einen ring eine dünnes tuch spanne. und mit einem stock in der mitte immer wieder rauf und runter bewege, dann werden sich dort wellen ausbreiten, das passiert beim wechselstrom.

für den gleichstrom stecke ich den stock einfach nur bis zu einem gewissen ausschlag rein. es entsteht eine trichterform, das ist dann quasi das statische magnetische feld. kann man so gelten lassen oder ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18199

Sehr stark vereinfacht!