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Manfred10 18.02.19 11:07

Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Hallo Forum Mitglieder

Kann mir jemand weiterhelfen?

Ich moechte gerne die Elektromagnetische Wellenausbreitung einer abstrahlenden Antenne genauer verstehen.

1.Frage:
Welche Beschleunigung erfaehrt ein von einer Antenne abgeloestes elektrisches Feld und wielange braucht es bis es c(=Lichtgeschwindigkeit) erreicht?

Ist es richtig wenn ich sage, dass im Impuls der Schwingung der Traegerfrequenz der Antenne die neu umgepolten Elektrischen Nahfelder immer wieder das vorhergehende elektrische Feld mit einem bestimmten Abstossdruck (Feldstaerkedruck) von der Antenne weg ins Fernfeld schieben oder wegstossen und damit das Feld auf c beschleunigt?
Und da es fuer masselose elektromagnetische Felder in Ausbreitungsrichtung keinen Wiederstand gibt erreichen diese Felder mit diesem Abstossdruck und der daraus folgenden resultierenden Beschleunigung dann die Signalgeschwindigkeit c(=Lichtgeschwindigkeit).
Und da sich das E-Feld im Verhaeltnis zur Lichtgeschwindigkeit sehr traege ist und nur sehr langsam abbaut bzw. zerstreut kommt das Signal ueberhaupt nur an der Antenne an.

2.Frage:
Was ist dieses abgeloeste E-Feld eigentlich genau?
Ich meine dieses abgeloeste nierenfoermige Vektoren-Kraftfeldbuendel?
Ein elektrisch erregtes schwereloses Vektorkraftfeld das sich ueber Photonenerregungen als Laengswelle aber mit der Amplidude quer transversal-radial pulsierend(moduliert) mit Lichtgeschwindigkeit c fortpflanzt?!

3.Frage:
Kann man sich diese Vektorkraftfeldquanten des E-Feldes als ein aus vielen Dipolen aufgebautes Vektorfeld vorstellen?!
Diese Feldvektorzeiger aendern ihre Laenge und rotieren auch aber warum?
Wie kann man sich so eine Feldvektorverlaengerung bzw. Feldvektorlaengenverkuerzung erklaeren?
Entstehen diese Feldvektorteilchen nach dem abreissen bzw. losloesen vom der Antenne wenn sie ins Fernfeld gestossen werden?

Ich stelle mir einen Hufeisenmagneten vor dann lege ich ein Papier drauf und streue Eisenfeilspaene drauf dann sehe ich die Feldlienien als Eisenfeilspanschleifen die praktisch nichts anderes sind als durchgehende gebogene Stabmagneten.
Dann sprenge ich diese aus magnetisierten Eisenfeilspaene gebildete gebogene Stabmagnetschleife mit hoher Geschwindigeit weg und wenn die Antenne nicht weit weg ist bekomme ich ein Signal.
Und jede Materie besitzt ein magnetisches Moment wenn auch nur ganz kurz (Spin, Ladung, Masse).
Die Spule erzeugt diese RaucherRing -foermigen aus Elementarteilchen bestehenden Magnetschleifen.
Wenn diese fast masselosen Elementarmagnetschleifenringe dann mit sehr hoher Geschwindigkeit weggeschossen werde behalten sie dieses aufmoduliere magnetische Moment.
Wenn sich diese Schleife dann auseinanderreisst beinhalten diese kleinsten Elementarteilchendipole das Moment. Je kleiner die Masse und je hoeher die Abstrahlenergie der Antenne aus Frequenz und Beschleunigung desto weiter kommt das Signal (Dipolteilchen).

4.Frage:
Was passiert beim Empfang genau?
Die Atome des Dipols der Antenne uebernehmen die Energiestrahlung des durch die Photonenerregungen fortpfanzenden pulsierenden Vektorkraftfelds aus Elementardipolen und schwingen dann wieder in der Resonanz der modulierten Traegerfrequenz?

Danke
Manfred

Bernhard 23.02.19 22:22

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Hallo Manfred,

Zitat:

Zitat von Manfred10 (Beitrag 90644)
Ich moechte gerne die Elektromagnetische Wellenausbreitung einer abstrahlenden Antenne genauer verstehen.

kennst Du die maxwellschen Gleichungen? Deine Fragen werden durch diese Gleichungen im Prinzip beantwortet, aber wie Du vielleicht schon vermutest, benötigt man dazu eine Menge Mathematik.

Manfred10 24.02.19 10:51

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Hallo Bernhard - danke fuer deine Antwort.
Maxell beschreibt es mathematisch.

Ich wuerde aber gerne die physikalischen Effekte verstehen die zur Abloesung der Welle fuehren.
Der Skinn-Effekt treibt die Elektronen durch die hohe Traegerfrequenz an den aeussersten Rand der Wand der Dipolantenne und dann fuehrt der Spitzeneffekt mit einer Stossionisation zur Elektronenabloesung der die elementaren Dipole ordnet und der Feldstaerkedruck der neuen umgepolten Welle stoesst sie dann einer Beschleunigung auf c.

So eine Erklaerung suche ich ...????

Hawkwind 24.02.19 11:43

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Zitat:

Zitat von Manfred10 (Beitrag 90721)
Hallo Bernhard - danke fuer deine Antwort.
Maxell beschreibt es mathematisch.

Ich wuerde aber gerne die physikalischen Effekte verstehen die zur Abloesung der Welle fuehren.
Der Skinn-Effekt treibt die Elektronen durch die hohe Traegerfrequenz an den aeussersten Rand der Wand der Dipolantenne und dann fuehrt der Spitzeneffekt mit einer Stossionisation zur Elektronenabloesung der die elementaren Dipole ordnet und der Feldstaerkedruck der neuen umgepolten Welle stoesst sie dann einer Beschleunigung auf c.

So eine Erklaerung suche ich ...????

Die gibt es m.E. nicht: die elektromagnetische Welle besteht nicht aus Elektronen, die auf c beschleunigt wurden. Am Feldbegriff kommst du nicht vorbei: beschleunigte Ladungen erzeugen Felder, die dann auch weit ab on den Quellladungen im Raum propagieren ("Induktion"). Wenn man ein Quant mit dem elm. Feld assoziieren will, dann das Photon.
---
Vielleicht hilft dir die Vorstellung, dass beschleunigte elektrische Ladungen Photonen in den Raum abstrahlen und diese sich dann mit c im Raum ausbreiten?
Insbesondere kannst du arrangieren, dass die Beschleunigung dieser Ladungen derart ist, dass sie periodisch oszillieren ("Schwingkreis"); das führt dann zu kontinuierliche Abstrahlung von Photonen einer gewissen Energie bzw. Frequenz, was einer Welle entspricht.
---
Beim Empfang einer Welle passiert das "Gegenteil": elektromagnetische Felder bewirken Kräfte auf Ladungen (Elektronen) uns setzen diese in Bewegung, d.h. es wird beim Empfang ein Strom erzeugt.

TomS 24.02.19 14:39

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
An der Stelle sollte man darauf hinweisen, dass der Begriff der Lichtgeschwindigkeit hier problematisch ist.

Im Vakuum = bei Abwesenheit von Ladungen und Strömen, d.h. insbs. bei Abwesenheit von Materie, gilt immer v = c.

Die Ablösung der elektromagnetischen Welle von der Quelle, d.h. von den Ladungen und Strömen, kann jedoch nicht mehr mittels der Maxwellschen Gleichungen im Vakuum beschrieben werden. D.h. auch, hier gilt v < c.

Stell dir eine Wasserwelle auf ansonsten glatter See vor, wobei wir das Auseinanderlaufen der Welle im Zuge der Ausbreitung vernachlässigen. Dann kannst du dieser Welle eine Geschwindigkeit zuordnen, die gerade der Geschwindigkeit des höchsten Punktes des Wellenberges entspricht. Schau dir nun die selbe Welle am Punkt ihrer Entstehung an, z.B. am Bug des fahrenden Schiffs. Hier ist der Begriff der Geschwindigkeit der Welle und insbs. des Wellenberges nicht mehr sinnvoll definiert.

Bernhard 24.02.19 18:09

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Zitat:

Zitat von Manfred10 (Beitrag 90721)
So eine Erklaerung suche ich ...????

Gibt es dazu auch Anwendungen, wo diese Fragestellung eine wichtige Rolle spielt?

Manfred10 25.02.19 15:35

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Hallo

Es sieht so aus als ob das B-Feld das E-Feld nach halber Wellenlaenge im Fernfeld einholt.
Wie kann man sich diese Geschwindigkeitsanpassung erklaeren?

http://www.mikomma.de/fh/eldy/hertz.html (Anm. der Mod.: Link korrigiert)

lm Nahfeld also bevor sich die Welle abloest gibt es zwischen B- und E-Feld einen Phasenunterschied von 90° der aber laut Elektrodynamik nur fuer nicht stark beschleunigten Ladungen gilt.
Im Fernfeld nach der halben Wellenlaenge laufen B-Feld und E-Feld dann synchron.

Wie komt es zu dieser starke Beschleunigung?

Am Entstehungspunkt des ersten Feldlienienaufbaus ist die Feldstaerke unendlich gross......

????

Bernhard 25.02.19 16:24

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Zitat:

Zitat von Manfred10 (Beitrag 90743)
Am Entstehungspunkt des ersten Feldlienienaufbaus ist die Feldstaerke unendlich gross...... ????

Solche mathematischen Polstellen kommen in der Elektrodynamik sehr häufig wegen der Verwendung von Punktladungen vor. Einfachstes Beispiel ist das Coulomb-Feld.

Beim hertzschen Dipol schwingt eine Punktladung um den Ursprung. Ein Polstelle in den Feldern ist also nicht wirklich überraschend.

EDIT: Ein wichtiges Konzept in der Elektrodynamik nennt man Verschiebungsstrom. Kennst Du das bereits? Stark vereinfacht ausgedrückt besagt es, dass zeitlich variable elektrische Felder ihrerseits magnetische Felder erzeugen können, wobei ich die Unterscheidung zwischen Flussdichte und Feldstärke mal außen vor lasse. Eventuell hilft das ja etwas beim qualitativen Verstehen der Felder beim hertzschen Dipol.

Manfred10 25.02.19 21:49

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Genau da vermute ich meine Verstaendnisluecke.
In der Orientierunspolaisation der elektrischen Dipolmomente ...

Bernhard 25.02.19 22:22

AW: Elektromagnetische Wellenausbreitung
 
Zitat:

Zitat von Manfred10 (Beitrag 90749)
In der Orientierunspolaisation der elektrischen Dipolmomente ...

Das kannste hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Dipolmoment nachlesen.


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