Moin, ich möchte gerne wissen, ob ein gleichförmig oder beschleunigter Dauermagnet elektromagnetische Wellen vom Standpunkt eines ruhenden Beobachters aus abstrahlt. Ich komme zu der Frage, da jeder zeitlich veränderliche magnetische Fluss ein elektrisches Wirbelfeld induziert, sodass bei jeder Zeitveränderlichkeit magnetischer und elektrischer Teil miteinander gekoppelt sind. Wenn ich den Magneten mit einer geeigneten Treibladung verschießen würde, wäre die Abstrahlung größer, weil die Beschleunigung und die Geschwindigkeit größer sind.
Ja, tut er. Wieviele tausend dieser Threads willst du denn nun noch starten? Lies doch einfach mal ein ordentliches Buch über Elektrodynamik, dann kannst du dir all diese Fragen selbst beantworten ... :/
Mir ist aber nicht ganz klar, warum sich die beiden Felder ablösen. Wie ist trotz der Ablösung des elektrischen Wirbelfeldes eine Induktion bei einer Leiterschleife, durch die der veränderliche Magnetfluss tritt, möglich? Gruß
Vielleicht brauchte er einen neuen, weil sein letzter mit KB infiziert wurde.
Erstaunliches Experiment. Aber ich frage mich, ob durch den drehenden Magneten bzw. den dadurch zeitveränderlichen magnetischen Fluss elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden. Gruß
Bevor Du schlaflose Nächte erlebst, Stefan, > Aber ich frage mich, ob durch den drehenden Magneten bzw. den dadurch > zeitveränderlichen magnetischen Fluss elektromagnetische Wellen > abgestrahlt werden. Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat als am Ort des Beobachters. Dazu müsste es am Ort des Beobachters noch messbar sein. Oder - der Messort muss so genügend weit weg sein von der Antenne. Bei einem gedrehten Neodym-Magneten dürfte das schwer sein. Ciao Wolfgang Horn
Wolfgang H. schrieb: > Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der > Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat > als am Ort des Beobachters. ??
Hi, Sven. >> Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der >> Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat >> als am Ort des Beobachters. > > ?? Nimm eine Drahtschleife, Gleichstrom durch. Aus der Ferne ist ihr statisches Magnetfeld zu messen. Im Prinzip bis in alle Unendlichkeit. Du könntest eine Feldlinie zeichnen, die durch die Schleife geht. Schalt den Strom aus, und in der Ferne ist nix mehr zu messen. Wieder Strom durch, Drahtschleife um sich selbst drehen. Die Feldlinie wechselt die Richtung. In der Ferne dreht sich der Meßwert um. Alles zählt noch zum Statischen des Elektromagnetismus. Jetzt Hochfrequenz durch die Drahtschleife. In jeder Periode wird die Schleife zweimal umgepolt. In der Nähe und in der Ferne ist die HF zu messen. Von Ablösung der elektrischen Welle spreche ich nun, wenn sich die Feldlinie an der Antenne umdreht - die in der Ferne aber noch die alte Richtung hat. Würden wir eine magnetische Feldlinie um diese ferne Welle zeichnen, wäre die auch geschlossen - schließt sich aber nicht in der Antenne, sondern in einem Abstand von einer halben Wellenlänge - oder maximal einer ganzen. Alle weiteren Details in der entsprechenden Literatur, beispielsweise Meinke/Gundlach. Ciao Wolfgang Horn
Wolfgang H. schrieb: > Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der > Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat > als am Ort des Beobachters. Die Formulierung ist skurril. Was du meinst ist dass du nur im Fernfeld von EM-Wellen sprichst (was sinnvoll ist), aber das mit dem "schneller umgepolt" ist komisch formuliert. Das Feld polt sich überall gleich schnell um.
Hi, Sven,
> Das Feld polt sich überall gleich schnell um.
Aus der Sicht des Photons ja. Es reist ja mit C.
Aus der Sicht des standfesten Beobachters passiert all das eben nicht
gleichzeitig.
Ciao
Wolfgang Horn
Na gleichzeitig nicht, aber gleich schnell. "Aus Sicht des Photons" gibt es nicht, du kannst Physik nicht aus Sicht eines Photons betrachten.
@Stefan Hackbusch ich kann dir folgendes Buch Roger F. Harrington Time harmonic Electromagnetic Fields empfehlen. Es dürfte in etwa sämtliche Fragen klären ;-) die Übungen die da drin sind musst du aber von Hand rechnen (vorher eine gute Integraltabelle suchen). Gruss
Integraltabelle, in welchem Jahrtausend sind wir denn jetzt gelandet :D
das muss man mal gemacht haben ;-) :D
Ja, Tobias,
> das muss man mal gemacht haben ;-) :D
Ein Kollege war ganz stolz auf seine Diplomarbeit, in der er die
Ablöseung einer elektromgnetischen Welle gezeichnet hatte.
Ablösung von einer Lambda/4-Antenne, über mehrere Phasen innerhalb einer
Periode gezeichnet - und das zu einer Zeit, als er nur einen Rechenstab
zum Rechnen hatte.
Ciao
Wolfgang Horn
Da wär ich auch stolz, denn DAS kann ich wirklich nicht. Rechenschieber sollte aber noch gehen, muss mal wieder testen ;-)
Wolfgang H. schrieb: > Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der > Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat > als am Ort des Beobachters. Das Wort "schneller" ist her sprachlich missdeutend, womit wohl eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit zum Ausdruck gebracht werden soll. Zutreffender ist wohl "später" oder "nicht gleichzeitig",
Carl D. schrieb: > Vielleicht brauchte er einen neuen, weil sein letzter mit KB > infiziert > wurde. Davor braucht man im Allgemeine keine Angst mehr zu haben, denn es wird auch wieder desinfiziert.
Hi, Heinz, >> Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der >> Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat >> als am Ort des Beobachters. > > Das Wort "schneller" ist her sprachlich missdeutend, womit wohl eine > endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit zum Ausdruck gebracht werden soll. Korrekt gedeutet. Angenommen, der Sender ist ein Neodym-Magnet, der so an einem Faden hängt, dass sein Südpol in Ruhe nach Süden zeigt und sein Nordpl nach Norden. Angenommen, ein Stroboskop macht die Feldlinien als Linien in der Luft sichtbar. Bei Stillstand hätten wir dann eine einzige Schar Feldlinien, deren Innerste und Stärkste den kürzsten Weg außen am Magneten vorbei zum anderen Pol beschreibt. Nun drehe sich der Magnet. Dann dreht sich diese Schar der Feldlinien mit ihm. Wo soll da eine "Ablösung" zu beobachten sein? Theoretisch schon, wie die folgende Überlegung zeigt, aber praktisch wäre die Nachweisgrenze schon erreicht, bevor von "Ablösung" gesprochen werden kann. Nun ersetzt eine feste Leiterschleife, eine Loop-Antenne, den Magneten. Statt Drehung wird sie mit HF gespeist. Das Stroboskop zeigt nun an der Antenne eine kreisförmig geschlossene Feldlinie, die sich gegen den Urzeigerssinn schließt. Im Abstand von einer Wellenlänge zur Antenne folgt der nächste Kreis, der sich aber im Urzeigersinn schließt. Jetzt spricht man von "Ablösung", weil wir kreisförmig geschlossene Feldlinien haben, die nicht durch die Schleifenantenne selbst gehen. Zurück zum Magneten am Faden: Die Ablösung wäre auch an ihm zu beobachten, könnte er nur schnell gedreht werden - aber um die noch auf der Erde messen zu können, bräuchte es wohl eine Wellenlänge von 6000km - und die bräuchte irgendwas um die 50.000 Umdrehungen pro Sekunde. Kann es einen Magneten geben, den die Fliehkräfte da noch nicht zerrissen haben? Ciao Wolfgang Horn
Sven B. schrieb: > Das Feld polt sich überall gleich > schnell um. Da stelle ich mich auf die Seite der Opposition. »Gleichschnell« und »überall« sind bzgl. des elektrischen Feldes unvereinbar. Andernfalls wäre die allererste Abstrahlung von Radiowellen überall im Universum gleichzeitig empfangbar gewesen. Es gibt sogar einen Begriff für den gedachten Horizont, bis zu dem die erste Datenübertragung von der Erde ins All schon gereist ist. Irgendeine Sorte von Sternen strahlt auch elektromagnetische Wellen aufgrund rotierenden Magnetfeldes ab, ist aber eher ein Brummen, d.h. ordentlich tieffrequent. Was eher für mächtigen Aufwand bei der Drehung von Magneten spricht.
Den Text Wolfgang H. schrieb: > Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der > Sendeantenne ist, ob sich das Feld am Sendeort schneller umgepolt hat > als am Ort des Beobachters. musste ich auch mehrfach lesen, bis ich ihn verstand; gemeint war wohl: > Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der > Sendeantenne ist, ob die Zeit zwischen dem Umpolen des Felds am Sendeort > und dem Umpolen am Ort des Beobachters nicht mehr vernachlässigbar > gegenüber der Periodendauer ist.
Hi, Achim, hi, Stefan, Ja, aber - zu Stefan. > musste ich auch mehrfach lesen, bis ich ihn verstand; gemeint war wohl: > >> Entscheidend für die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der >> Sendeantenne ist, ob die Zeit zwischen dem Umpolen des Felds am Sendeort >> und dem Umpolen am Ort des Beobachters nicht mehr vernachlässigbar >> gegenüber der Periodendauer ist. Im Prinzip ja. Aber: Der Ausdruck "Ablösung einer elektromagnetischen Welle von der Sendeantenne" ist so ein digitalter Begriff, ein Ja/Nein-Begriff. Der ist zwar eine brauchbare Näherung, aber so unrealistisch, wie sich selbst am gedrehten Magneten das finden ließe, was "Ablösung" genannt wird, wenn man als Beobachter über mehr als eine Wellenlänge weit genug weg fliegt (ins All) und den Magneten schnell genug dreht. Die Newton'schen Gesetze sind ja auch brauchbar, außer in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit. > Mir ist aber nicht ganz klar, warum sich die beiden Felder ablösen. Stefan, ich vermute, diese Unklarheit geht auf die Unklarheit in dieser Näherung zurück. Ciao Wolfgang Horn
Danke, Ich fasse das noch einmal zusammen: Einen Dauermagneten, den ich beispielsweise von rechts nach links bewege oder einen Magneten der rotiert, beide strahlen der Theorie nach elektromagnetische Wellen ab aufgrund des sich zeitlich ändernden magnetischen Flusses (bezogen auf einen ruhenden Beobachter). Der Haken bei der Sache ist aber, dass die Bewegung von rechts nach links oder die Rotation nur extrem niederfrequente Wellen erzeugen, deren Fernfeld (Wellenphänomene) außerhalb vernünftiger Abstände (vom Magneten) liegen. Gruß
Stefan H. schrieb: > Der Haken bei der Sache ist aber, dass die Bewegung von rechts nach > links oder die Rotation nur extrem niederfrequente Wellen erzeugen, Da ist kein Haken dabei. In den Maxwell-Gleichungen kommt die Frequenz nicht vor. Sie gelten für JEDE Änderung. MG
kommt drauf ann. Wenn man die 'vereinfachten' Maxwellgleichungen mit komplexwertigen harmonischen Schwingungen betrachtet, dann kommt die Frequenz eben vor, und die Differentiation wird durch i*omega ersetzt. Sorry ich konnte einfach nicht wiederstehen ;-)
Tobias P. schrieb: > Wenn man die 'vereinfachten' Maxwellgleichungen mit > komplexwertigen harmonischen Schwingungen betrachtet, dann ist das schon ein Lösungsansatz.
meineGüte! schrieb: > Tobias P. schrieb: >> Wenn man die 'vereinfachten' Maxwellgleichungen mit >> komplexwertigen harmonischen Schwingungen betrachtet, dann > > ist das schon ein Lösungsansatz. Stimmt, hast recht, daran habe ich nicht gedacht! Ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil ;-)
Das Thema hatte ich vor ein paar jahren schonmal angeschnitten. Beitrag "Gedankenexperiment rotierender Magnet als Sender?"
Boris O. schrieb: > ...Irgendeine Sorte von Sternen strahlt auch > elektromagnetische Wellen aufgrund rotierenden Magnetfeldes ab, Das dürften dann wohl rotierende Neutronensterne sein. Sie haben ein starkes Magnetfeld und rotieren aufgrund ihrer geringen Ausmaße recht schnell (Sekundentakt, z.T. Millisekundentakt). > ist aber > eher ein Brummen, d.h. ordentlich tieffrequent. Was eher für mächtigen > Aufwand bei der Drehung von Magneten spricht. Tieffrequent ist hierbei nur die Modulation. Die wahrgenommene Strahlung stammt nämlich nicht direkt aus der Bewegung des Magneten, sondern es werden Ladungsträger (Elektronen etc.) in dem rotierenden Feld beschleunigt, welche daraufhin Abstrahlen. Diese Strahlung kann man von der Erde aus detektieren. https://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern
Danke Leute, der Beitrag "Gedankenexperiment rotierender Magnet als Sender" hat mir schon weitergeholfen. Würde gerne noch einmal das Thema der Ablösung elektromagnetischer Felder diskutieren. Nehmen wir den einfachsten Fall bzw. folgende Erkenntnis als Ausgangspunkt: "Eine beschleunigte Ladung strahlt elektromagnetische Wellen ab." Ist das wieder so eine Tatsache, die man akzeptieren muss oder kann man die Physik dahinter so verstehen, dass man mit absoluter Überzeugung sagen kann, so muss es sein? Meine Erklärung wäre folgende: Die ruhende Ladung erzeugt um sich herum ein elektrostatisches Feld. Wenn wir jetzt eine Kraft auf die Ladung wirken lassen, so dass diese eine konstante Beschleunigung erfährt, wird quasi das Feld in Richtung der Beschleunigung verzerrt. Sind dies die elektromagnetischen Wellen, also die Ausbreitung der Feldverzerrungen? Wie kann man nun die Aussage "Eine beschleunigte Ladung strahlt elektromagnetische Wellen ab." verstehen, wenn man sich die gängigen Lehrbuchdarstellungen anschaut wie z. B. hier: [[https://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik#/media/File:Dipole_xmting_antenna_animation_4_408x318x150ms.gif]] Es scheint doch viel entscheidender zu sein, dass die Ladung ihre Richtung umkehrt und dadurch wie im Video sichtbar, das elektromagnetische Feld abschnürt? Und dies wäre immer mit einer Beschleunigung verbunden. Ich verstehe nicht, wieso elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden, wenn ich eine Ladung einmal von A nach B beschleunigt bewege. Gruß
Stefan H. schrieb: > Ich verstehe nicht, wieso elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden, > wenn ich eine Ladung einmal von A nach B beschleunigt bewege. > > Gruß weil eine zeitliche Änderung des elektrischen Felds ein B-Feld erzeugt.
Stefan H. schrieb: > Es scheint doch viel entscheidender zu sein, dass die Ladung ihre > Richtung umkehrt und dadurch wie im Video sichtbar, das > elektromagnetische Feld abschnürt? Jede Beschleunigung ruft Abstrahlung hervor, auch ohne Richtungsumkehr. Wobei Richtungsumkehr oder nicht allerdings eine Frage des Bezugssystems ist.
> weil eine zeitliche Änderung des elektrischen Felds ein B-Feld erzeugt.
Danke,
richtig. Aber warum wird das dann immer abgestrahlt.
Gruß
Stefan H. schrieb: >> weil eine zeitliche Änderung des elektrischen Felds ein B-Feld erzeugt. > > Danke, > richtig. Aber warum wird das dann immer abgestrahlt. > > Gruß Na wenn sich doch das magnetische Feld ändert bewirkt das dann doch wieder eine Änderung des elektrischen Felds! die beiden sind miteinander gekoppelt und wenn sich das eine ändert, machts das andere auch.
Ok, das induzierte elektrische Wirbelfeld, ist das auch zeitlich nicht konstant, also zeitabhängig wie die Änderung des magnetischen Flusses? Gruß
Weil eine zeitliche Änderung eines B-Feldes wiederum ein E-Feld erzeugt. Durch den "Versatz" pflanzt sich eine Welle fort.
Stefan H. schrieb: > Ok, das induzierte elektrische Wirbelfeld, ist das auch zeitlich nicht > konstant, also zeitabhängig wie die Änderung des magnetischen Flusses? > > Gruß Ahhh, die Felder erzeugen sich gegenseitig immer weiter in den Raum fort, ähnlich einer Mauer, die "durch Stein auf Stein" nach oben wächst? Gruß
Ich Empfehle: http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/24/die-maxwellgleichungen-ohne-formeln-1-felder/
Noch einmal zur Zeitveränderlichkeit eines Wirbelfeldes. Die Form eines Wirbelfeldes ändert sich so gesehen nicht bei Zeitveränderlichkeit, die Zeitveränderlichkeit liegt nur in einer Rechts-oder Linksschraube des Rotationsvektors? Gruß
Noch einmal zur Zeitveränderlichkeit eines Wirbelfeldes. Die Form eines Wirbelfeldes ändert sich so gesehen nicht bei Zeitveränderlichkeit, die Zeitveränderlichkeit liegt nur in einer Rechts-oder Linksschraube des Rotationsvektors? Gruß
Nein. Eine einfache ebene Welle wird z.B. mit dem komplexwertigen elektrischen Feldvektor
dargestellt. Diese hier ist also x-polarisiert. Um die (reellwertige!) Zeitfunktion zu erhalten, bildet man
das hat also nicht mit links- oder rechtsdrehend zu tun. Im Übrigen gilt die rechte-Hand-Regel. Interessanter wird es erst, wenn man elliptisch polarisierte Felder hat, z.B.
du kannst ja mal als Übung ausrechnen, was dann passiert. (Wenn mich nicht alles täuscht ist das oben angegebene linksdrehend elliptisch polarisiert. Kann mich aber auch täuschen und es ist rechtsdrehend. Ich konnte es mir nie merken, aber man kann es einfach ausrechnen.) Aber wie gesagt, das stünde im Harrington genau so erklärt drinne ;-)
:
Bearbeitet durch User
Vielen Dank, es ging mir aber nur um das induzierte elektrische Feld und worin sich die Zeitveränderlichkeit ausdrückt. Mit Rotationsvektor meinte ich, dass sich das Wirbelfeld periodisch links und rechts herum dreht. Gruß
Naja, wie weiter oben schon mal gesagt wurde, es gibt nicht "das induzierte" elektrische Feld. E und B sind untrennbar miteinander verkoppelt. Die Rotationsrichtung ändert sich auch nicht. Rechne doch mal aus meiner oben angegebenen Zeitfunktion die Rotation aus. (und zum Spass kannst du noch die Divergenz ausrechnen und feststellen, dass sie 0 ist, so wie es sein muss.) Aus einem gegebenen E-Feld kannst du das zugehörige H-Feld berechnen, denn
und im Spezialfall harmonischer Schwingungen wird daraus:
Das dumme ist, dass du eben nur die Rotation von H bekommst, und nicht H selbst. Die Umkehroperation der Rotation ist leider sehr schwierig, weil du dann ein System von 3 gekoppelten partiellen Differentialgleichungen lösen musst. Selbst für einfache harmonische Schwingungen kann das aufwendig genug werden.
Wie sieht das Magnetfeld um einen Leiter aus, durch den ein Wechselstrom fließt und dieses Magnetfeld erzeugt? Die Rotation des Wirbelfeldes ändert doch ständig die Richtung, Linksschraube, Rechtsschraube. Gruß
Stefan H. schrieb: > Wie sieht das Magnetfeld um einen Leiter aus, durch den ein Wechselstrom > fließt und dieses Magnetfeld erzeugt? Willst Du das wirklich wissen oder nur den Thread unnötig noch mehr in die Länge ziehen. Langsam reicht es nämlich!
> Zurück zum Magneten am Faden: Die Ablösung wäre auch an ihm zu > beobachten, könnte er nur schnell gedreht werden - aber um die noch auf > der Erde messen zu können, bräuchte es wohl eine Wellenlänge von 6000km > - und die bräuchte irgendwas um die 50.000 Umdrehungen pro Sekunde. Kann > es einen Magneten geben, den die Fliehkräfte da noch nicht zerrissen > haben? Moin, wie kommst Du rechnerisch auf die 50*10^3 Umdrehungen pro Sekunde? Wie kann ich allgemein die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen berechnen, die bei der Drehung des Dauermagneten entstehen, in Abhängigkeit von der Umdrehung des Dauermagneten (auch wenn die Wellenlänge jenseits einer Nachweisgrenze liegt, rein theoretisch)? Gruß
Stefan H. schrieb: > Wie kann ich allgemein die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen > berechnen, die bei der Drehung des Dauermagneten entstehen, in > Abhängigkeit von der Umdrehung des Dauermagneten Statt so triviale Fragen zu stellen, die nur zeigen, dass Du null Ahnung hast, kauf Die lieber ein Grundlagenbuch.
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