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Elektromagnetische Welle
 
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Kuchen31



Anmeldungsdatum: 20.02.2016
Beiträge: 1

Beitrag Kuchen31 Verfasst am: 20. Feb 2016 13:18    Titel: Elektromagnetische Welle Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
Ich habe folgendes Problem:
ich schreibe grade eine Facharbeit über die Maxwell-Gleichungen und schreibe dahin gehend auch über elektromagnetische Wellen.
Nun stellte ich mir die Frage wo die Energie bei elektromagnetischen Wellen hin ist wenn beide Felder also das E und das B Feld die Achse der Ausbreitungsrichtung schneiden bzw. eine Nullstelle haben. Siehe http://web.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/ph2_02/tipl293.gif
Nach dem Energieerhaltungssatz muss die Energie ja irgendwo sein, doch wo und wieso?
Die zweite Frage, die ich mir stelle ist, wieso die Felder nicht um 90 Grad Phasenverschoben sind, wie sie es sonst sind.


Meine Ideen:
Meine Idee ist, dass es etwas mit Interaktionen mit der Umwelt zu tuen hat, also mit Nah und mit Fernfeld. Leider finde ich relativ wenig darüber im Internet.
Correon



Anmeldungsdatum: 01.03.2016
Beiträge: 11

Beitrag Correon Verfasst am: 01. März 2016 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

Die Frage ist gut. Darüber habe ich auch schon nachgedacht, ohne eine Antwort zu finden.
Das elektrische Feld und das magnetische Feld befinden sich in Phase. Wenn das elektrische Feld ein Maximum (oder Minimum) hat, hat das magnetische Feld ebenfalls ein Maximum. Die Energie in beiden Feldern ist also maxmal. Beide Felder gehen dann gemeinsam durch Null, so dass die Energie in beiden Feldern gleich Null ist.
Die Energie kann aber nicht verschwinden. Sie hat sich offensichtlich in einen Zustand umgewandelt, den wir nicht kennen.
Beim Pendel wechselt die Energie zwischen potentieller und kinetischer Energie. So wird es auch hier sein: die Energie wechselt zwischen der elektromagnetischen Energie (die in Phase sind) und einer unbekannten Energie.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18018

Beitrag TomS Verfasst am: 01. März 2016 23:59    Titel: Antworten mit Zitat

Dazu solltest du mal zum Poynting-Vektor nachlesen; dieser beschreibt die sogenannte Energieflussdichte.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388

Beitrag ML Verfasst am: 02. März 2016 00:29    Titel: Re: Elektromagnetische Welle Antworten mit Zitat

Hallo,

Kuchen31 hat Folgendes geschrieben:

Nun stellte ich mir die Frage wo die Energie bei elektromagnetischen Wellen hin ist wenn beide Felder also das E und das B Feld die Achse der Ausbreitungsrichtung schneiden bzw. eine Nullstelle haben. Siehe http://web.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/ph2_02/tipl293.gif

Kann es sein, dass Du gerade eine Welle mit einer Schwingung verwechselst?

Du fragst, wenn ich Dich richtig verstehe, wo sich die Energie zu dem Zeitpunkt befindet, wenn E- und B-Feld den Wert null annehmen.

Die Frage passt aber nicht zum Bild. Wenn Du im Bild entlang der x-Achse läufst, läufst Du nicht entlang der Zeit, sondern entlang des Ortes! Das Bild zeigt die Feldverteilung für einen festen Zeitpunkt! Die Energie befindet sich bei den Sinusbäuchen; an den Nulldurchgängen befindet sich hingegen keine Energie. Bei fortschreitender Zeit verschieben sich die Sinusbäuche dann (je nach Ausbreitungsrichtung) nach links oder rechts.

Zitat:

Die zweite Frage, die ich mir stelle ist, wieso die Felder nicht um 90 Grad Phasenverschoben sind, wie sie es sonst sind.

Im Fernfeld sind die Felder normalerweise nicht mehr phasenverschoben. Wieso sollten sie auch? Schließlich wird hier Wirkleistung übertragen.


Viele Grüße
Michael


PS: Vielleicht sind folgende Links für Dich interessant. Dort wird die Energieübertragung entlang von Leitungen und entlang des Transformatorkerns beschrieben. Daraus geht hervor, dass die Energie (entgegen einer häufig vertretenen intuitiven Vermutung) nicht im Kabel oder im Transformatorkern fließt, sondern letztlich in der Umgebung (Dielektrikum/Vakuum).

J. Edwards, T. K. Saha: Power flow in transformers via the poynting vector. Queensland University of Technology, 2001
https://web.archive.org/web/20131228195129/http://www.itee.uq.edu.au/~aupec/aupec00/edwards00.pdf

F. Herrmann: The Poynting vector field and the energy flow within a transformer. In: American Journal of Physics. 54, Nr. 6, 1986, S. 528
http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/ajp/Poynting_transformer.pdf
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